高强化柴油机结构仿真与分析PDF电子书下载

第1章　复杂结构的功能分解与特征建模 9

1.1　结构功能与特征建模 9

1.1.1　功能的定义 9

1.1.2　功能的特点 9

1.1.3　由“功能”而统一的“特征”定义 10

1.1.4　基于功能分解的特征建模法 11

1.2　基于功能分解的内燃机复杂零部件特征建模 12

1.2.1　基于功能分解的气缸盖特征建模 12

1.2.2　基于功能分解的机体特征建模 12

1.3　本章小结 16

参考文献 16

第2章　结构有限元计算离散误差分析与应用 17

2.1　有限元离散误差特性理论 17

2.1.1　概述 17

2.1.2　局部误差与全局误差的求解 18

2.1.3　局部误差与全局误差影响因素的研究 19

2.1.4　协调有限元误差的三个推论 23

2.2　基于光滑位移场的应力恢复方法及自适应收敛策略 25

2.2.1　概述 25

2.2.2　基于光滑位移场的应力恢复方法 25

2.2.3　H型自适应方法的收敛策略研究 29

2.3 关键零部件数值仿真离散误差控制应用研究 33

2.3.1　概述 33

2.3.2　气缸盖有限元计算离散误差的收敛性分析 33

2.3.3　涡轮模态有限元计算离散误差的收敛性分析 37

2.3.4　螺栓螺纹有限元计算离散误差的收敛性分析 39

2.3.5　连杆有限元计算离散误差的收敛性分析 42

2.3.6　活塞机械应力计算中的收敛分析 44

2.3.7　曲轴有限元计算中的收敛性分析 46

2.4　本章小结 51

参考文献 52

第3章　零部件模态计算建模与分析 53

3.1　考虑应力刚化、旋转软化等因素的涡轮模态计算 53

3.1.1　概述 53

3.1.2　恒温、零速状态涡轮叶片的自由振动方程 54

3.1.3　考虑应力刚化影响的涡轮叶片振动方程 54

3.1.4　考虑旋转软化效应的涡轮叶片振动方程 57

3.1.5　考虑旋转软化效应的三维振动方程有限元列式 57

3.1.6　材料参数、工作温度对涡轮叶片模态特性的影响 58

3.1.7　涡轮模态计算实例 59

3.2　摩擦接触条件下组合结构的模态分析 60

3.2.1　概述 60

3.2.2　复杂结构接触组合刚度理论分析 60

3.2.3　接触状态下的组合结构模态研究 62

3.2.4　接触状态下的内燃机整机模态应用研究 65

3.3　基于模态方法的高精度高效建模技术研究 71

3.3.1　概述 71

3.3.2　利用模态试验／计算相关性研究验证计算模型精度 72

3.3.3　利用“精细模型”进行动力学计算模型的验证 76

3.3.4　内燃机结构动力学模型修正的实现 82

3.4　本章小结 88

参考文献 88

第4章　微动作用的有限元计算与分析 90

4.1　微动问题理论 90

4.1.1　微动的基本概念 90

4.1.2　微动问题的研究方法 91

4.1.3　微动损伤力学分析 92

4.2　上曲轴箱横隔板微动问题研究 93

4.2.1　实验故障分析 93

4.2.2　简单平面模型 94

4.2.3　上曲轴箱横隔板微动问题平面有限元分析 98

4.2.4　上曲轴箱横隔板微动问题三维有限元分析 99

4.2.5　结构改进 102

4.3　连杆大头端微动问题数值分析 104

4.3.1　计算模型的建立 104

4.3.2　计算结果分析 106

4.3.3　微动作用影响因素的讨论 108

4.4　本章小结 110

参考文献 110

第5章　曲轴系统扭振计算与分析 111

5.1　引言 111

5.2　轴系扭振模型的建立 111

5.2.1　扭振微分方程的建立 111

5.2.2　激振力矩简谐分析 113

5.3　扭转振动理论求解 115

5.3.1　扭振自由振动计算 115

5.3.2　强迫振动计算 116

5.4　扭振计算分析软件的开发 119

5.4.1　图形化建模方法的实现 119

5.4.2　扭振计算与分析软件的开发 122

5.5 内燃机曲轴系统扭振特性计算分析 125

5.5.1　自由振动计算与分析 126

5.5.2　强迫振动计算与分析 126

5.6　扭振中的变惯量问题研究 129

5.6.1　变惯量理论求解 129

5.6.2　变惯量扭振模型 130

5.6.3　实例应用研究 132

5.7　气缸熄火对扭振特性的影响研究 134

5.8　扭振中的灵敏度分析及结构动力学修改问题研究 136

5.8.1　固有频率对惯量和刚度的灵敏度计算 136

5.8.2　固有频率的结构动力学修改 137

5.8.3　扭振模型的参数调整和扭振计算 138

5.9　本章小结 138

参考文献 139

第6章 曲轴动力学有限元计算与分析 140

6.1 引言 140

6.2 曲轴系动响应分析模型的建立 140

6.2.1　实体及有限元网格模型 140

6.2.2　基于弹性模量温控法的时变等效支撑刚度的模拟 141

6.2.3　采用“单元生死”技术模拟非纯旋转件时变惯量 142

6.2.4　载荷及边界条件的施加 147

6.3 曲轴系动力学响应结果分析 148

6.3.1　计及轴向／扭转振动耦合效应对计算结果的影响 148

6.3.2　时变惯量的精确模拟对响应计算结果的影响 151

6.3.3　支撑刚度模拟方式对计算结果的影响 152

6.3.4　不同转速下曲轴动态位移／应力结果对比 153

6.4　本章小结 154

参考文献 155

第7章　机构运动学动力学分析 156

7.1 引言 156

7.2　多体动力学理论分析基础 157

7.2.1　多刚体动力学理论 157

7.2.2　多柔体动力学理论 157

7.3　运动机构多体动力学模型的建立 158

7.3.1　多刚体系统仿真模型 158

7.3.2　多柔体系统仿真模型 160

7.3.3　主轴颈滑动轴承润滑模型 161

7.3.4　约束和载荷的施加 163

7.4　运动学及动力学特性计算与分析 164

7.4.1　主要运动件的运动学特性分析 164

7.4.2　曲轴齿轮的动力学分析 166

7.4.3　曲轴的动力学分析 167

7.4.4　连杆载荷计算 168

7.5　本章小结 169

参考文献 169

第8章　整机结构声辐射数值建模与分析 170

8.1 引言 170

8.2　柴油机结构声辐射分析的理论基础 170

8.2.1　结构动力学相关理论 170

8.2.2　结构声辐射相关理论基础 173

8.3 内燃机结构辐射噪声产生机理 175

8.4 中低频域内燃机声场分析模型的建立 175

8.4.1　建立整机振声分析的结构模型 176

8.4.2　建立整机振声分析的声学流体模型 176

8.4.3　整机结构声辐射问题的求解 182

8.5　整机结构近、远场声辐射计算结果 183

8.5.1　整机结构表面及外场声压级和声强分布结果 183

8.5.2　声辐射功率和辐射效率结果 187

8.5.3　部件及主要声辐射表面对声学结果的贡献 188

8.6　结构声学优化实例 191

8.7　局部流域对声场仿真结果的影响 193

8.7.1　包含局部流域的整机声学模型的建立 193

8.7.2　计算结果对比与分析 193

8.8 面向设计的内燃机结构声学优化技术 196

8.8.1　样机总体方案设计和先期研究阶段 197

8.8.2　样机工程设计、试制和试验阶段 198

8.9　本章小结 200

参考文献 201