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柴油机活塞的热及惯性力耦合研究
摘要：
本文研究了柴油机活塞的热及惯性力的耦合问题。采用有限元方法建立了活塞模型，并选择ANSYS软件对活塞模型进行了热和力学仿真。研究发现，活塞的热膨胀和惯性引起的振动是影响活塞性能的最主要因素。本文还探讨了减小热及惯性耦合对活塞性能的影响。
关键词：柴油机；活塞热；惯性力耦合；有限元；ANSYS
引言：
柴油机是目前广泛运用的内燃机之一，活塞作为柴油机重要组成部分，其热胀及惯性对活塞的性能和寿命影响很大。因此，活塞热及惯性力耦合研究具有重要意义。
方法：
本研究使用有限元方法建立活塞模型，并使用ANSYS软件进行热和力学仿真。在使用前，需要对模型进行几何、材料等方面的属性设置。
结果：
在热仿真中，模型受到热负荷后进行膨胀，活塞内部温度分布呈现出明显的梯度。当热载荷去除后，活塞受到大气冷却所导致的收缩，整体变形趋于平衡，但存在微小的变形残余。在力学仿真中，模型在单一过程（例如压缩、传能、冷却）中的振动速度较小，但当多个过程相互作用时，振动会更为复杂，这说明惯性力耦合效应较强。
讨论：
活塞热膨胀和惯性引起的振动是影响活塞性能的最主要因素。为减小这种影响，可以采用合适材料及结构设计，根据实际用途确定活塞的几何形状和尺寸。对于热及惯性力高峰期，可以采用相应的散热、降温等保护措施。
结论：
本研究通过建立活塞模型，采用ANSYS软件对其进行了热和力学仿真。研究发现，活塞的热膨胀和惯性引起的振动是影响活塞性能的最主要因素。对于柴油机的设计和生产，需要根据实际用途确定活塞的几何形状和尺寸，并采用相应的散热、降温等保护措施以减小热及惯性力耦合的影响。
参考文献：
1.詹婷.活塞热及惯性耦合作用研究[D].北京航空航天大学,2010.
2.李瀚,沈大伟.活塞铸造缺陷及其修复技术[J].机电工程技术,2014,43(2):169-171.
3.徐莹,胡宇.活塞温度场仿真分析[J].机械设计与研究学报,2004,20(6):92-95.