随着柴油机功率逐渐强化,对柴油机的结构和性能有了更高的要求,因此对缸盖进行结构强度以及疲劳研究有重要意义。缸盖热负荷的评价以温度为主要依据,温度超过材料承受范围时会发生烧结等状况。在同时承受热载荷和机械载荷是,即使载荷未达到缸盖极限,随着使用时间的增长在持续热-机械载荷的作用下仍然很容易使缸盖在关键区域发生裂纹,致使其产生漏水、漏油、漏气,影响缸盖的正常使用。本文将计算流体力学(Computational Fluid Dynamics)和有限元分析(Finite Element Analysis)结合起来,对缸盖结构强度、疲劳进行了深入的研究,探明了燃烧强度、冷却液流动参数、机械载荷对缸盖热可靠性的影响规律,可以对柴油机的强化和可靠性分析提供指导性意见。利用流-固耦合方法建立缸盖-缸体-水套的耦合换热模型,对水套的压力、速度、换热系数进行分析,在此基础上根据缸盖壁面边界条件对缸盖温度场进行计算,并通过缸盖火力面温度试验对仿真结果进行验证。建立缸盖-缸垫-缸体等组件的有限元模型,分别进行缸盖在机械载荷、热载荷、热-机械载荷三种工况下的结构强度计算,对其危险部位的应变-应力进行分析研究。根据不同工况应力-应变分析结果对缸盖疲劳进行研究,计算得到缸盖整体的高周疲劳安全系数分布。考虑变温度下的材料属性分别计算额定工况、怠速工况下的热-机耦合应力-应变并结合应变疲劳方法计算缸盖的低周疲劳寿命。为了研究柴油机缸盖在热-机械耦合作用下的热可靠性,利用最优拉丁超立方法以及椭球基(EBF)神经网络建立燃烧强度、冷却液流动参数、机械载荷与火力面最高温度、火力面最大耦合应力、缸盖的疲劳可用因子的近似模型,研究各参数变化对柴油机缸盖热可靠性的影响。