轻量化活塞热-结构耦合稳定性梯度设计方法技术

本发明专利技术公开了轻量化活塞热‑结构耦合稳定性梯度设计方法，涉及内燃机活塞技术领域，包括以下步骤：构建非对称载荷自适应梯度结构、建立多物理场耦合稳定性判据体系、实施智能响应式梯度设计流程；本发明专利技术中，通过构建非对称载荷自适应梯度结构，建立多物理场耦合稳定性判据，结合基于卷积神经网络的智能响应式闭环设计流程，突破传统对称设计与静态分析局限，利用负泊松比动态柔化、惯性质量调谐阻尼及跨尺度界面强化等机制，实现变形能均匀化与动态刚度自适应调控，解决局部‑整体响应失配与稳态‑动态模型脱节问题，首次引入实时反馈调节，通过结构功能集成提升轻量化活塞在非对称工况下的热‑结构耦合稳定性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及内燃机活塞，具体为轻量化活塞热-结构耦合稳定性梯度设计方法。

技术介绍

1、轻量化活塞作为内燃机核心部件，其热-结构耦合稳定性直接决定发动机的可靠性与效率。现有设计通过在活塞顶面、环槽、裙部等区域构建材料组分（如铝合金基复合材料梯度层）或几何参数（如壁厚、加强筋分布）的梯度变化，实现热应力与机械应力的合理分布，以平衡轻量化与高承载能力需求。然而，传统设计理论基于对称工况假设，将缸内燃气压力、温度场简化为周向均匀分布，仅针对额定工况下的静态/准静态载荷进行分析，并依赖线性屈曲理论、安全系数法等静态稳定性评估手段，导致设计模型与实际服役环境存在本质性脱节。

2、然而现有技术存在着系统性缺陷：

3、（一）、核心矛盾：对称设计理论与非对称实际工况的冲突：

4、实际发动机运行中，两类非对称复杂工况对传统梯度设计形成颠覆性挑战：

5、1、空间非对称载荷工况：受非均匀点火燃烧、积碳分布不均、爆震等因素影响，活塞顶面局部区域热流密度显著高于常规设计值，周向燃气压力因燃烧相位差异呈现非对称分布，形成局部高温高应力本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.轻量化活塞热-结构耦合稳定性梯度设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的轻量化活塞热-结构耦合稳定性梯度设计方法，其特征在于：热致变形自限制蜂窝阵列采用三维负泊松比胞元结构，胞元为顶角105°的四面体嵌套式内凹结构，内壁呈双曲线内凹曲面，曲率半径R=20μm，泊松比ν=-0.3，胞元壁面嵌入直径5μm的Ni-Ti形状记忆合金丝，驱动直径10μm的阀口结构，填充镓铟锡合金蒸汽。

3.如权利要求2所述的轻量化活塞热-结构耦合稳定性梯度设计方法，其特征在于：蜂窝阵列的胞元密度分布满足公式：

4.如权利要求1所述的轻量化活塞热-结构耦合...

【技术特征摘要】

1.轻量化活塞热-结构耦合稳定性梯度设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的轻量化活塞热-结构耦合稳定性梯度设计方法，其特征在于：热致变形自限制蜂窝阵列采用三维负泊松比胞元结构，胞元为顶角105°的四面体嵌套式内凹结构，内壁呈双曲线内凹曲面，曲率半径r=20μm，泊松比ν=-0.3，胞元壁面嵌入直径5μm的ni-ti形状记忆合金丝，驱动直径10μm的阀口结构，填充镓铟锡合金蒸汽。

3.如权利要求2所述的轻量化活塞热-结构耦合稳定性梯度设计方法，其特征在于：蜂窝阵列的胞元密度分布满足公式：

4.如权利要求1所述的轻量化活塞热-结构耦合稳定性梯度设计方法，其特征在于：惯性-弹性耦合波纹裙部嵌入直径0.3-0.8mm的钨合金微球，通过厚度0.1mm的形状记忆聚合物连接件与基体连接，聚合物玻璃化转变温度为80℃，当载荷频率f接近固有频率f0时，聚合物模量从1gpa降至0.1gpa，用于宽频域调谐阻尼。

5.如权利要求1所述的轻量化活塞热-结构耦合稳定性梯度设计方法，其特征在于：温度-频率关联屈曲判据基于热-结构耦合振动方程：

6.如权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆勤超，汪逸琳，林培钟，陈叶飞，王平丽，
申请(专利权)人：海盐猛凌汽车配件有限公司，
类型：发明
国别省市：