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论文所属行业:汽车 基于温度映射方法改善分析效率 陈思，官磊，徐熹，赵洁，彭博 （长安汽车股份有限公司 动力研究院， 重庆市 401120） 摘要：利用 Abaqus 进行热应力分析时，温度模型的节点必须与热应力计算的模型节点一一对应。在进行 产品结构优化时，需花费大量时间重构模型。本文通过探索对温度结果进行映射，在优化设计改动不大时， 可以直接将原有的温度场结果映射给新的热应力模型，极大地提高了分析效率。 关键词：温度；映射；有限元；Abaqus 0. 引 言 在对缸体缸盖进行热应力模拟分析时，采用的 是顺序加载的方法。即先计算得到整个机体的温度 场，再将该温度场作为热载荷输入计算热应力。因 此，我们建立模型的时候，应该同时建立温度场与 热应力分析的模型。也可以说是先进行温度场分 析，再将温度场分析的模型边界条件与载荷等略作 修改，得到热应力分析的模型。本文通过探索对温 度结果进行映射，在对发动机改动不大时，可以直 图2 模型说明 接将原有的温度场结果映射给新的热应力模型，极 缸体缸盖一体化分析由温度场计算，强度计算 大地提高了分析效率。 以及疲劳计算组成。温度场计算的热边界条件需由 水套和燃烧 CFD 分析提供。整个分析流程如图 3 1. 缸体缸盖一体化分析 所示。 缸体缸盖是发动机的主体构件，是发动机运动 件与各种附件的支撑结构。在运动中承受燃气的高 温、高压以及各种运动件的惯性力、轴承力。 以某汽油机为例，有限元模型是在几何模型的 基础上进行简化建立的，如图1，包括： 图1 几何模型说明 其中，螺栓垫圈、喷油嘴及堵碗垫圈等视具体 图3 缸体缸盖一体化分析流程 机型，如有则也需建模。 2. 温度映射 一个完整的缸体缸盖一体化分析模型分为，温 度场分析和热应力分析模型： 通过探索，在分析文件中写入*NODE PRINT 关 键字，输出每一个节点上的温度到dat 文件中。我 力分析的模型节点需一一对应。因此，若要得到结 们可以利用映射插值的方法，将已有的温度场分析 构分析中的热载荷，总是需要重新建立及计算温度 结果映射到另一个新的有限元模型上。 场的分布。这一工作往往是耗时耗力，严重的拖慢 图4 是两个不同网格密度的温度分布模型。图 了整个项目的进度。 （b）是由图（a）映射而来。可以看到（a）(b)两 例如，在某次汽油机缸体缸盖结构分析时，发 图的温度分布基本一致。 现堵碗附近的高周疲劳安全系数过低。如图5 所示， 需要进行结构优化分析。 图5 第一次高周疲劳分析结果 结构优化方案如图6 所示。由于这处的温度分 布几乎不会受到几何变更的影响，因此可以认为改 动前后的温度分布是一样的。可以运用温度映射的 方法将第一次分析的温度结果，直接映射到新的模 (a) 网格尺寸