Наукові основи забезпечення тривалої міцності поршнів швидкохідних дизелів при використанні САПР - Автореферат

Експериментально встановлено і теоретично показано, що рівень тривалої міцності поршня залежить від форми КЗ і конструкції поршня в цілому, особливостей підведення і відведення теплоти на його границях, суттєво нелінійної залежності фізичних властивостей матеріалів від температури, рівня форсування двигуна, нестаціонарності його навантаження. Серед причин, які впливають на руйнування особливо термонавантажених зон поршнів, основними вважаються: миттєві пластичні деформації, що виникають на форсованих режимах роботи двигуна; малоциклова термічна утома, що визначається наявністю перехідних процесів аперіодичного навантаження дизеля; багатоциклова термомеханічна утома, що обумовлена високочастотною періодичною зміною значень параметрів робочого тіла в циліндрі двигуна; процес повзучості матеріалу в діапазоні робочих температур і термічних напружень поршнів; релаксація термопружних напружень, що супроводжує процес повзучості за умов обмежень деформацій останньої. У звязку з вищесказаним, актуальність дисертаційної роботи полягає в розробці комплексу науково обґрунтованих методик, що дозволяють забезпечити заданий рівень експлуатаційної тривалої міцності поршнів перспективних швидкохідних дизелів з використанням методів і засобів САПР. Обраний напрям дисертаційного дослідження відповідає Державній програмі розвитку двигунобудування України на 1996-2000 р.р., конкурсним проектам Міністерства освіти і науки України “Проведення фундаментальних досліджень і розробка фізико-хімічних основ покращення до світового рівня експлуатаційних показників перспективних автомобільних двигунів українського виробництва по комплексу критеріїв максимального тепловикористання і найменшої токсичності при заданому рівні тривалої міцності і широкому використанні альтернативних палив і матеріалів” на 1997-1999 р.р.(ДР №01970001929) та “Фундаментальні дослідження з розробки наукових основ забезпечення конкурентоспроможності вітчизняних автотранспортних двигунів внутрішнього згоряння по еколого-економічному критерію на базі компютерного управління паливо-та повітряпостачанням, глибинною вторинною утилізацією і хімічною нейтралізацією викидів” на 2000-2002 р.р.(ДР №0100?001655), роботи з яких виконувались в проблемній науково-дослідній лабораторії перспективних двигунів внутрішнього згоряння кафедри ДВЗ НТУ “ХПІ”. Методи дослідження - визначення теплонапруженого стану поршня шляхом проведення чисельних експериментів з використанням набору еквівалентних моделей різних рівнів складності, ідентифікація яких здійснюється за експериментальними даними та результатами використання методу скінченних елементів (МСЕ); опис процесу циклічної повзучості згідно з теорією зміцнення з урахуванням тривалості циклу термонавантаження матеріалу; визначення величин руйнуючих пошкоджень повзучості на основі енергетичного критерію міцності; прогнозування малоциклової утоми матеріалу поршня за методикою, що базується на використанні узагальненого принципу Нейбера та рівняння Поспішила; оцінка тривалої міцності кромки КЗ поршня за розрахунково-експериментальним методом з урахуванням комплексного впливу процесів утоми, миттєвих пластичних деформацій, деформацій циклічної повзучості, зміцнення матеріалу в умовах дії повзучості та релаксації термічних напружень на процес накопичення руйнуючих пошкоджень.