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第46卷第13期舰船科学技术Vol.46,No.13

2024年7月SHIPSCIENCEANDTECHNOLOGYJul.,2024

基于稳态有限元法的组合式活塞疲劳寿命分析

贺玉海1.2.3，孙博洋1，王勤鹏1.2.3

（1.武汉理工大学船海与能源动力工程学院，湖北武汉430063；

2.船舶动力工程技术交通行业重点实验室，湖北武汉430063；

3.船舶与海洋工程动力系统国家工程实验室电控分实验室，湖北武汉430063）

摘要：活塞作为柴油机关键部件之一，通过台架试验评估其使用寿命成本昂贵，因此为分析某型号国产研

制改进后的柴油机活塞在热-机负荷作用下的疲劳寿命，以该√型增压柴油机的活塞为研究对象，建立活塞连杆机

构装配体有限元模型，计算了活塞在热载荷下的温度分布和热-机耦合作用下的应力分布。在此基础上，将实测的

柴油机p一示功图进行ASCII转码后作为疲劳载荷，采用名义应力法计算出活塞在4种典型存活率要求下的疲劳寿

命。计算结果表明，由于活塞头部工作环境恶劣、头部和裙部的接触面受螺栓预紧力挤压，使得活塞的短寿命区出

现在燃烧室侧壁面与活塞裙顶部截面突变处；活塞裙部疲劳寿命满足厂商设计使用寿命45000h，活塞头部仅在特

定存活率下满足设计使用寿命45000h。

关键词：活塞；热机耦合；疲劳寿命；nCode

中图分类号：TK422文献标识码：A

doi:10.3404/j.issn.1672-7649.2024.13.017

文章编号：1672-7649(2024)13-0093-09

Fatiguelifeanalysisofcombinedpistonbysteadystatefiniteelementmethod

HEYuhai2a,SUNBoyang,WANGQinpeng*23

(1.SchoolofNavalArchitecture,OceanandEnergyPowerEngineering,WuhanUniversityofTechnology,Wuhan

430063,China;2.KeyLaboratoryofShipPowerEngineeringTechnologyTransportationIndustry,

Wuhan430063,China;3.ElectronicControlSubLaboratoryofNationalEngineeringLaboratory

ofNavalArchitectureandOceanEngineeringPowerSystem,Wuhan430063,China)

Abstract:Asoneofthekeycomponentsofadieselengine,thepistonsevaluationofitsservicelifethroughbenchtest-

ingiscostly.Therefore,inordertoanalyzethefatiguelifeofadomesticallydevelopedandimproveddieselenginepiston

underthermalandmechanicalloads,aresearchwasconductedonthepistonof