Tính toán động cơ để phân tích biến dạng của xy-lanh

Emerald - Tập 16 Số 1 - Trang 9-25 - 1999
Ali Soua1, Maurice Touratier1, Laurent Polac2
1ENSAM, Paris, France
2Renault, Rueil‐Malmaison cedex, France

Tóm tắt

Mục tiêu của công trình nghiên cứu được trình bày tại đây là kiểm soát các biến dạng hình học của các xy-lanh động cơ, liên quan đến tiếng ồn và tiêu thụ dầu. Mục tiêu cuối cùng là giảm thiểu ô nhiễm từ các động cơ. Mô hình mô phỏng ban đầu xử lý các thao tác dập nguội và nghiền nát của một gioăng đầu xy-lanh; dựa trên việc sử dụng các mô hình phần tử hữu hạn rắn từ mã máy tính Abaqus (phiên bản 5.3) cho biến dạng lớn với tính dẻo và tiếp xúc, bao gồm cả ma sát. Ngoài ra, các thí nghiệm đã được thực hiện để xác định quy tắc tính dẻo cho các vật liệu sử dụng nhằm mô phỏng quá trình nghiền nát gioăng đầu xy-lanh dưới áp suất thường đã cho, phản ánh công việc kẹp chặt. Khó khăn chính của công việc này là xác định mối tương quan giữa hành vi của gioăng đầu xy-lanh và các biến dạng của xy-lanh với chức năng chính của gioăng, tức là niêm phong khí áp suất. Gioăng đầu xy-lanh là một cấu trúc phức tạp nhiều lớp được làm từ ba tấm kim loại hàn chấm. Cụm này có nhiều lỗ với các hình dạng khác nhau. Xung quanh lỗ xy-lanh ở cả hai lớp ngoài của gioăng, có một hình nhô nhỏ để đảm bảo niêm phong khí giữa khối động cơ và đầu xy-lanh. Gân này không có hình tròn do hình dáng của buồng đốt.

Từ khóa

#biến dạng xy-lanh #gioăng đầu xy-lanh #mô phỏng dập nguội #động cơ #vật liệu dẻo

Tài liệu tham khảo

Brunet, M. (1988, “A finite element method for unilateral contact and friction problem involving finite strain and large displacement”, Journal of Theoretical and Applied Mechanics, Special issue, Vol. 7 No 1, pp. 209‐20. Courtois, P. and Ricard, A. (1988, “Finite element analysis of industrial friction contact problems”, Journal of Theoretical and Applied Mechanics, Special issue, Vol. 7 No. 1, pp. 263‐76. Crisfield, M.A. (1991, Non Linear Finite Element Analysis of Solids and Structures, Vol. 1, Wiley, UK. Dogui, A. and Sidoroff, F. (1987, “Large strain formulation of anisotropic elasto‐plasticity for metal forming”, Predeleanu, M. (Ed.), Computational Methods for Predicting Material Processing Defects, Elsevier Science Publishers BV, Amsterdam, pp. 81‐92. Dunaevsky, V.V. (1990, “Analysis of distortions of cylinders and conformability of piston rings”, Tribology Transactions, Vol. 33, pp. 33‐40. Green, S.J., Hayward, W.A.C. and Tyrrell, R.J. (1989, “Analysis of bore distortion and design for low oil consumption”, presented at Autotech Congress, pp. 1‐7. Hibbit, H.D., Karlson, B. and Sorensen, P. (1993, Theory Manual, User’s manualABAQUS 5.3, USA. Hughes, T.J.R. and Winget, J. (1980, “Finite rotation effects in numerical integration of rate constitutive equations arising in large deformation analysis”, International Journal for Numerical Methods in Engineering, Vol. 15, pp. 1862‐7. Lee, E.H. (1969, “Elastic‐plastic deformation at finite strain”, Journal of Applied Mechanics, pp. 1‐6 Lee, E.H. and Meeking, R.M. Mc (1980, “Concerning elastic and plastic components of deformation”, International Journal of Solids and Structures, Vol. 16, pp. 715‐21. Lubarda, V.A. and Lee, E.H. (1981, “A correct definition of elastic and plastic deformation and its computational significance”, Journal of Applied Mechanics, Vol. 48, pp. 35‐40. Matthies, H. and Strang, G. (1979, “The solution of non linear finite element equations”, International Journal for Numerical Methods in Engineering, Vol. 14, pp. 1613‐26. Parisch, H. (1989, “A consistent tangent stiffness matrix for three‐dimensional non ‐ linear contact analysis”, International Journal for Numerical Methods in Engineering, Vol. 28, pp. 1803‐12. Raous, M., Chabrand, P. and Lebon, F. (1988, “Numerical methods for frictional contact problems and applications”, Journal of Theoretical and Applied Mechanics, Special issue, Vol. 7 No. 1, pp. 111‐28. Ryan, J.P., Wong, V.W., Lyon, R.H. and Kobayashi, Y. (1994, “Engine experiments on the effects of design and operational parameters on piston secondary motion and piston slap”, SAE No. 940695, pp. 57‐77. Schneider, E.W., Blossfeld, D.H. and Lechman, D.C. (1993, “Effects of cylinder bore out‐of‐roundness on piston ring rotation and engine oil consumption”, SAE No. 930796, pp. 139‐60. Simo, J.C. and Taylor, R.L (1985, “Consistent tangent operators for rate‐independant elastoplasticity”, Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, Vol. 48, pp. 101‐18. Soua, A. (1996, “Strain computations for basic components of an engine” (“Maîtrise des déformations des composants de base d’un moteur à pistons”), doctoral thesis, ENSAM‐Paris. Wriggers, P., Vu Van, T. and Stein, E. (1990, “Finite element formulation of large deformation impact ‐ contact problems with friction”, Computers and Structures, Vol. 37 No. 3, pp. 319‐33.