提取发动机缸孔各阶次变形的处理方法技术

本发明专利技术公开了一种提取发动机缸孔各阶次变形的处理方法，其特征在于，包括：建立所述发动机的第一有限元模型，所述第一有限元模型适于进行温度场分析；对所述第一有限元模型进行温度场分析，以便得到所述发动机的装配体各处的温度分布结果；将所述第一有限元模型转换为第二有限元模型，所述第二有限元模型适于进行结构有限元分析；至少基于所述发动机的装配体各处的温度分布结果来对所述第二有限元模型进行结构分析和计算，以便得到所述发动机缸孔不同高度上节点路径的位移；以及基于所述位移来得出所述缸孔的变形的各阶次值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及提取发动机缸孔变形的方法，更具体来说，涉及一种。
技术介绍
缸体是发动机中最重要的零部件之一。缸套作为发动机活塞做功运行的空间，其缸孔变形对活塞环的密封有着至关重要的影响。如果缸孔与活塞之间的间隙太大，会引起密封不良，产生漏气窜油，动力下降。如果间隙太小，会破坏润滑油膜，引起粘着磨损(拉缸)故障。缸孔的变形程度直接关系到发动机的顺利运转，机油消耗和动力利用效率。因此准确获得缸孔在装配和高温下的刚度和变形情况，对于提前预知活塞环在缸孔中运行的顺应性，预警发动机敲缸风险具有重要意义。现有提取缸孔变形的方法包括试验测试法和有限元结构分析法。试验测试法通过圆度仪或者三坐标测量，得到缸孔的变形情况，这种方法的缺点是只能测试常温下的缸孔轮廓。有限元分析法采用计算机来做虚拟仿真，可以考虑多种因素的影响，更全面地获得变形数据。但目前现有的两种提取缸孔变形的方法都不能直接用于评判发动机缸体的刚度好坏，对发动机的设计缺乏指导意义。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术的技术方案提出了一种。该处理方法包括:建立所述发动机的第一有限元模型，所述第一有限元模型适于进行温度场分析；对所述第一有限元模型进行温度场分析，以便得到所述发动机的装配体各处的温度分布结果；将所述第一有限元模型转换为第二有限元模型，所述第二有限元模型适于进行结构有限元分析；至少基于所述发动机的装配体各处的温度分布结果来对所述第二有限元模型进行结构分析和计算，以便得到所述发动机缸孔不同高度上节点路径的位移；以及基于所述位移来得出所述缸孔的变形的各阶次值。上述处理方法可快速提取发动机缸孔的变形的各阶次值，以便更全面了解缸孔变形。在上述处理方法中，建立所述发动机的第一有限元模型包括:对所述发动机进行数学建模，获得其几何模型；对所述几何模型进行网格划分；在所述几何模型上定义所关注区域内的节点路径；对所述几何模型附以材料和属性；以及定义温度场边界，以便进行温度场分析。在上述处理方法中，对所述几何模型进行网格划分包括:在缸孔圆柱表面上采用直角三角形网格进行划分，并使在圆周方向的网格数目为4的倍数。在上述处理方法中，对所述第二有限元模型进行结构分析和计算采用考虑接触高温的热一机械顺序耦合有限元计算方法。在上述处理方法中，除了所述温度分布结果之外，还基于如下载荷来对所述第二有限元模型进行结构分析和计算:阀座和阀杆压装入缸盖安装孔的过盈量；以及用于连接缸体和缸盖的螺栓预紧载荷。在上述处理方法中，基于所述位移来得出所述缸孔的变形的各阶次值包括:计算各节点相对于变形后圆心的距离，从而获得距离值序列；以及对所述距离值序列进行傅立叶阶次变换，从而得到缸孔变形的各阶次值。在上述处理方法中，所述第一有限元模型和所述第二有限元模型包括发动机缸体缸盖装配系统。在上述处理方法中，所述第一有限元模型和所述第二有限元模型包括与发动机缸体缸盖连接的螺栓、阀座、阀杆、缸盖垫片。在上述处理方法中，所述第一有限元模型和所述第二有限元模型为多个零部件模型的组合。在上述处理方法中，对所述第二有限元模型进行结构分析和计算采用考虑接触的非线性有限元计算方法。【附图说明】在参照附图阅读了本专利技术的【具体实施方式】以后，本领域技术人员将会更清楚地了解本专利技术的各个方面。本领域技术人员应当理解的是:这些附图仅仅用于配合【具体实施方式】说明本专利技术的技术方案，而并非意在对本专利技术的保护范围构成限制。图1是根据本专利技术的一个实施例、的流程示意图； 图2是根据现有技术的有限元分析所获得计算结果的示意图； 图3a示意性地示出了圆轮廓线阶次变换的定义； 图3b根据本专利技术的实施方式所得到的缸孔不同高度第2至6阶变形值； 图4是示意性地示出了根据本专利技术的实施方式得到的缸体缸盖的有限元模型。【具体实施方式】下面介绍的是本专利技术的多个可能实施例中的一些，旨在提供对本专利技术的基本了解，并不旨在确认本专利技术的关键或决定性的要素或限定所要保护的范围。容易理解，根据本专利技术的技术方案，在不变更本专利技术的实质精神下，本领域的一般技术人员可以提出可相互替换的其它实现方式。因此，以下【具体实施方式】以及附图仅是对本专利技术的技术方案的示例性说明，而不应当视为本专利技术的全部或者视为对本专利技术技术方案的限定或限制。图2是根据现有技术的有限元分析的计算结果的一个示例。具体地说，在图2中示意性地示出了四缸机各缸缸孔在某一高度上的变形轮廓线图，从中可以看出，单从变形轮廓线并不能定量地明确缸孔变形程度。图3a示意性地示出了圆轮廓线阶次变换的定义。如图3a所示，缸孔二阶变形显示的是圆轮廓线变形成椭圆形的程度，三阶变形显示的是圆轮廓线变形成三角形的程度，以此类推。下面将参照图1详细描述本专利技术的一个实施例、1000。该处理方法在步骤100开始。在步骤120，对发动机的缸体缸盖系统进行数学建模，获得其几何模型。在步骤140，对该几何模型进行网格划分。在步骤160，在该几何模型上定义所关注区域内的节点路径。在步骤180，对该几何模型附以材料和属性。在步骤200，定义温度场边界，以便进行温度场分析。步骤120至200可理解为主要用于对发动机建立一种适于进行温度场分析的有限元模型。接着，在步骤220，对该有限元模型进行温度场分析，以便得到所述发动机的装配体各处的温度分布结果。然后，在步骤240，将原先适用于进行温度场分析的模型转换为适于进行结构有限元分析的模型。然后，在步骤260，对适于进行结构分析的有限元模型施加结构载荷边界，包括但不限于螺栓预紧力262、阀座过盈量264以及温度场分布266。基于上述载荷，在步骤280，利用ABAQUS软件进行计算，即可得到各载荷步的应力、位移等结果。在步骤300，利用Python自编程序，可计算各节点相对于变形后圆心的距离，利用Python中的数值计算模块Numpy对距离值序列进行傅立叶阶次变换(如步骤320所示),从而得到缸孔变形的各阶数值。最后，1000在步骤340结束。图3b示出了利用上述实施例所得到的缸孔不同高度第2至6阶变形值。可以看出对于每一阶变形都有最大许可值，若缸孔某阶变形超过许可值，则存在活塞环不能顺应缸孔轮廓的风险，可能引起拉缸、漏油、窜气现象。图4示意性地示出了根据本专利技术的实施方式得到的缸体缸盖的有限元模型。按照一个实施例，建立该有限元模型的具体步骤可包括:了解待分析系统的零件组成和配合关系；从Teamcenter中下载系统中各零件或装配体的几何模型；将这些几何模型导入到有限元前处理软件例如Hypermesh中划分网格并附以材料和属性；建立各零件之间的接触关系并建立边界条件和施加载荷进行分析；以及通过后处理软件或者自编程序读取结果。为了更准确地建立有限元模型，按照另一个实施例，建立有限元模型可包括:首先了解总成中零件的装配关系，下载装配体或者零件的几何模型；将几何模型导入Hypermesh进行网格划分，根据零件的几何特点可以选择采用二阶四面体单元或是六面体单元来划分网格；对缸孔部分的网格划分需当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提取发动机缸孔各阶次变形的处理方法，其特征在于，包括：建立所述发动机的第一有限元模型，所述第一有限元模型适于进行温度场分析；对所述第一有限元模型进行温度场分析，以便得到所述发动机的装配体各处的温度分布结果；将所述第一有限元模型转换为第二有限元模型，所述第二有限元模型适于进行结构有限元分析；至少基于所述发动机的装配体各处的温度分布结果来对所述第二有限元模型进行结构分析和计算，以便得到所述发动机缸孔不同高度上节点路径的位移；以及基于所述位移来得出所述缸孔的变形的各阶次值。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：潘琼瑶，陈凯，王慧玲，张贝，刘涛，
申请(专利权)人：上海通用汽车有限公司，泛亚汽车技术中心有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31