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第一章 绪论1

1.1 背景与意义1

1.2 船用柴油机结构组成与工作原理3

1.2.1 船用二行程柴油机结构与工作工程4

1.2.2 船用四行程柴油机结构与工作过程5

1.3 船用柴油机关键部件性能研究进展6

1.3.1 柴油机机体研究现状6

1.3.2 柴油机曲轴研究现状7

1.3.3 柴油机连杆研究现状9

1.3.4 柴油机活塞研究现状10

1.3.5 柴油机燃烧特性研究现状12

第二章 船用柴油机运动部件的动力学特性15

2.1 动力学特性分析方法15

2.2 柴油机运动件动力学理论计算15

2.2.1 曲柄-连杆机构运动学15

2.2.2 曲柄-连杆机构动力学17

2.3 柴油机运动件多体动力学计算20

2.3.1 建立曲轴系统刚体模型20

2.3.2 建立曲轴系统柔性体模型22

2.3.3 仿真结果及分析29

2.4 本章小结37

第三章 船用柴油机典型结构的强度分析39

3.1 船用柴油机典型结构的强度分析方法39

3.1.1 船用柴油机机体结构强度分析方法39

3.1.2 船用柴油机曲轴结构强度分析方法49

3.1.3 船用柴油机连杆结构强度分析方法50

3.1.4 船用柴油机活塞结构强度分析方法56

3.2 船用柴油机机体结构强度58

3.2.1 机体结构与工作过程58

3.2.2 机体有限元建模64

3.2.3 机架、机座装配强度68

3.2.4 机架、机座热膨胀特性70

3.2.5 极限侧向力下的机架结构强度72

3.2.6 基于轴承力下的机座结构强度73

3.2.7 加工工艺对主轴承变形的影响76

3.2.8 接触特性评估77

3.2.9 贯穿螺栓结构强度79

3.3 船用柴油机曲轴结构强度84

3.3.1 曲轴结构与工作过程84

3.3.2 基于解析法强度校核86

3.3.3 基于有限元法强度校核102

3.4 船用柴油机连杆结构强度112

3.4.1 连杆结构与工作过程112

3.4.2 连杆组受力分析113

3.4.3 连杆组材料属性114

3.4.4 连杆有限元模型简化115

3.4.5 边界条件定义116

3.4.6 载荷步定义118

3.4.7 连杆的应力评价119

3.4.8 连杆接触面的评估122

3.5 活塞热机耦合特性124

3.5.1 活塞结构与工作过程124

3.5.2 活塞热机耦合建模128

3.5.3 活塞热机耦合分析结果133

3.6 船用柴油机典型结构的屈曲稳定性分析145

3.6.1 连杆屈曲稳定性146

3.6.2 活塞杆屈曲稳定性149

3.7 本章小结152

第四章 船用柴油机典型结构的疲劳特性154

4.1 船用柴油机典型结构的疲劳特性分析方法154

4.2 船用柴油机机体的疲劳特性155

4.2.1 疲劳破坏与材料的疲劳特性155

4.2.2 机架、机座疲劳分析建模156

4.2.3 疲劳分析结果评价160

4.2.4 贯穿螺栓疲劳分析161

4.2.5 疲劳因素对机体疲劳强度的影响162

4.3 船用柴油机曲轴的疲劳特性165

4.3.1 载荷计算165

4.3.2 有限元模型建立167

4.3.3 曲轴材料167

4.3.4 疲劳模型创建168

4.3.5 简化载荷法曲拐强度及疲劳计算169

4.3.6 协同法曲拐强度及疲劳计算171

4.3.7 结果分析与讨论175

4.4 船用柴油机连杆的疲劳特性175

4.4.1 连杆疲劳破坏与疲劳特性176

4.4.2 连杆应力状态及计算方法176

4.4.3 连杆疲劳分析178

4.4.4 螺栓疲劳分析181

4.5 船用柴油机活塞的疲劳特性184

4.5.1 工作应力特性184

4.5.2 活塞材料属性185

4.5.3 载荷输入186

4.5.4 疲劳分析影响因素187

4.5.5 活塞疲劳分析结果188

4.5.6 活塞螺栓动态疲劳强度190

4.6 本章小结194

第五章 船用柴油机活塞流固耦合特性195

5.1 活塞流固耦合特性分析方法195

5.2 活塞流固耦合特性197

5.2.1 活塞流固耦合模型197

5.2.2 活塞流体域建模198

5.2.3 活塞固体域建模200

5.2.4 活塞流固耦合分析结果204

5.3 本章小结207

第六章 船用柴油机燃烧性能208

6.1 船用柴油机燃烧性能分析方法208

6.1.1 性能分析技术路线208

6.1.2 扫排气、燃烧特性分析方法210

6.1.3 喷雾特性分析方法211

6.2 船用柴油机工作过程211

6.2.1 扫排气过程211

6.2.2 喷雾过程212

6.2.3 燃烧过程213

6.3 扫排气、燃烧特性215

6.3.1 计算模型215

6.3.2 网格划分216

6.3.3 初始条件及边界条件218

6.3.4 船用柴油机扫排气特性218

6.3.5 船用柴油机燃烧特性225

6.4 喷雾特性231

6.4.1 计算模型231

6.4.2 网格划分232

6.4.3 初始条件及边界条件232

6.4.4 船用柴油机喷雾特性233

6.5 本章小结234

第七章 船用柴油机关键部件典型工艺研究235

7.1 曲轴红套工艺分析方法235

7.1.1 曲臂感应加热中耦合场实现方法235

7.1.2 ANSYS磁-热耦合仿真实例238

7.2 曲轴红套工艺分析242

7.3 红套工艺的制定251

7.4 本章小结252

参考文献254