柴油机的零部件中,机体是铸造的箱体零件,构成柴油机的骨架,支撑和固定着柴油机的所有运动部件,使它们在工作时保持相对准确的位置。其可靠性对整个柴油机的性能有着重要的影响,在设计过程中必须进行深入地分析和计算,对其结构强度和刚度有一个较为准确的估计,以便合理地改进和优化设计方案,取得令人满意的设计效果。 柴油机机体的强度和刚度研究一直是柴油机零部件研究的难题,不仅因为它尺寸大,而且受力复杂,建立机体的计算模型有一定的困难。随着计算机软硬件技术的发展,对机体进行有限元分析已成为辅助设计的重要手段。 有限元法是一种通用的数值分析方法,是目前研究复杂结构受力问题最为可靠和有效的手段。本文以CA4D32柴油机机体为研究对象,利用有限元法对整个机体组件进行了应力场与位移场的计算分析,计算工况选为预紧和爆发两种工况。 边界条件的处理是有限元分析的一个重要环节,其直接决定求解精度。本文采用了预紧单元来模拟各连接螺栓的预紧力,同时在各零件间的配合表面设置大量接触单元,以获得更加合理的结果。最后,利用有限元软件所特有的后处理模块找出危险部位的应力变化规律和相应部位的变形数据。强度校核的结果表明所有机体组件的静强度是安全的。 本文最后总结了存在的一些问题,为机体的结构设计及改进方案的可行性提供了重要依据。