基于拓扑优化的热障陶瓷涂层活塞优化设计研究
| 摘要 | 第4-5页 |
| Abstract | 第5-6页 |
| 1 绪论 | 第10-16页 |
| 1.1 本文研究背景及意义 | 第10-11页 |
| 1.2 国内外研究现状 | 第11-14页 |
| 1.2.1 热障涂层活塞的研究现状 | 第11-12页 |
| 1.2.2 拓扑优化研究现状 | 第12-14页 |
| 1.3 本文研究内容 | 第14-16页 |
| 2 拓扑优化及有限元理论 | 第16-37页 |
| 2.1 拓扑优化理论 | 第16-26页 |
| 2.1.1 变密度法 | 第17-19页 |
| 2.1.2 拓扑优化算法 | 第19-24页 |
| 2.1.3 拓扑优化数值不稳定现象 | 第24-26页 |
| 2.2 有限元理论 | 第26-36页 |
| 2.2.1 有限元热分析理论 | 第27-32页 |
| 2.2.2 热弹性理论 | 第32-36页 |
| 2.3 本章小结 | 第36-37页 |
| 3 热障陶瓷涂层对活塞热负荷的影响分析 | 第37-60页 |
| 3.1 活塞的材料 | 第37-40页 |
| 3.1.1 活塞基体的材料 | 第37-38页 |
| 3.1.2 陶瓷涂层的材料 | 第38-40页 |
| 3.2 活塞温度场边界条件 | 第40-44页 |
| 3.2.1 活塞顶部与燃气的换热系数 | 第41-42页 |
| 3.2.2 活塞和冷却水的换热系数 | 第42-44页 |
| 3.2.3 活塞内冷油腔换热系数 | 第44页 |
| 3.2.4 活塞内腔换热系数 | 第44页 |
| 3.3 无陶瓷涂层活塞温度场计算及边界条件的验证 | 第44-49页 |
| 3.3.1 温度场结果分析 | 第47-48页 |
| 3.3.2 热应力结果分析 | 第48-49页 |
| 3.4 陶瓷涂层对活塞的影响 | 第49-59页 |
| 3.4.1 陶瓷涂层材料对活塞的影响 | 第50-54页 |
| 3.4.2 陶瓷涂层厚度对活塞的影响 | 第54-59页 |
| 3.5 本章小结 | 第59-60页 |
| 4 活塞轻量化结构拓扑优化 | 第60-72页 |
| 4.1 机械负荷下活塞应力分析 | 第60-64页 |
| 4.1.1 机械载荷边界条件 | 第60-62页 |
| 4.1.2 机械应力分析 | 第62-63页 |
| 4.1.3 活塞热机耦合分析 | 第63-64页 |
| 4.2 拓扑优化流程 | 第64-66页 |
| 4.2.1 拓扑优化前处理 | 第64页 |
| 4.2.2 迭代计算 | 第64-65页 |
| 4.2.3 可视化处理 | 第65-66页 |
| 4.3 活塞的结构拓扑优化 | 第66-71页 |
| 4.3.1 确定拓扑优化方案 | 第66-69页 |
| 4.3.2 活塞拓扑迭代分析 | 第69-70页 |
| 4.3.3 优化后活塞模型的确定 | 第70-71页 |
| 4.4 本章小结 | 第71-72页 |
| 5 活塞优化结果分析 | 第72-80页 |
| 5.1 活塞优化模型数值模拟 | 第72-76页 |
| 5.1.1 优化后活塞温度场分析 | 第72-73页 |
| 5.1.2 优化后活塞热应力分析 | 第73-75页 |
| 5.1.3 优化后活塞机械应力分析 | 第75-76页 |
| 5.1.4 优化后活塞热机耦合应力分析 | 第76页 |
| 5.2 拓扑优化前后结果对比 | 第76-79页 |
| 5.2.1 优化前后温度场对比 | 第77页 |
| 5.2.2 优化前后热应力对比 | 第77-78页 |
| 5.2.3 优化前后机械应力对比 | 第78页 |
| 5.2.4 优化前后热机耦合应力对比 | 第78-79页 |
| 5.3 活塞优化效果评价 | 第79页 |
| 5.4 本章小结 | 第79-80页 |
| 6 总结与展望 | 第80-82页 |
| 6.1 全文总结 | 第80-81页 |
| 6.2 未来展望 | 第81-82页 |
| 参考文献 | 第82-88页 |
| 攻读硕士期间发表的论文及取得的研究成果 | 第88-89页 |
| 致谢 | 第89页 |
