具有仿生条纹结构的内燃机活塞疲劳特性回归分析

作     者：吴波 丛茜 杨利 刘洋 金绍江 王洪臣 刘鸿涛 田为军 Wu Bo;Cong Qian;Yang Li;Liu Yang;Jin Shaojiang;Wang Hongchen;Liu Hongtao;Tian Weijun

作者机构：长春工程学院工程训练中心长春130012 吉林大学工程仿生教育部重点实验室长春130022 长春工业技术学校教务科长春130000 长春工程学院水利与环境工程学院长春130012 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(51375205) 国家自然科学基金青年科学基金项目(51308066) 吉林省科技发展计划资助项目(20130522105JH) 吉林省高等教育学会资助项目(JGJX2015D196) 

出 版 物：《农业工程学报》 (Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering)

年 卷 期：2016年第32卷第4期

页      码：48-55页

摘      要：活塞不仅是内燃机的主要运动部件而且工作环境最为恶劣。该文通过对活塞形态的改进,来提高活塞减磨、降阻的效用,以延长活塞的疲劳寿命。首先针对内燃机实际工况确定机械和热边界条件,然后对活塞进行热-机耦合仿真分析,观察其应力、应变和变形情况。受到与内燃机活塞运动情况接近的土壤动物蚯蚓的减阻、耐磨体表结构的启发,根据受试活塞外形尺寸,将宏观形态的仿生条纹和通孔设计加工在活塞裙部表面,以达到减磨、散热、提高活塞疲劳寿命的目的。活塞热-机耦合分析结果表明其整体受力为不均匀分布,基于此该文改进研究了变尺寸排布的仿生条纹深度、宽度、列间距。采用三水平三因素正交表制定9种仿生活塞试验方案,采用部分正交多项式回归设计对仿生活塞热-机耦合分析和疲劳寿命预测结果进行对比并优化仿生结构。选取3个最优活塞和标准活塞进行台架试验。最终发现仿生活塞比标准活塞疲劳寿命平均提高了8.8%,磨损量平均减小了90%,顶部温度平均降低了5%。该研究为活塞形态优化改进和延长内燃机整机疲劳寿命提供了参考。

主 题 词：内燃机 疲劳试验 仿生学 仿生条纹 回归设计 内燃机活塞 

学科分类：0710[理学-生物科学类] 080703[080703] 07[理学] 08[工学] 0807[工学-电子信息类] 0836[0836] 

核心收录：

D　O　I：10.11975/j.issn.1002-6819.2016.04.007

馆 藏 号：203490151...