高強化柴油機結構仿真與分析（簡體書）

本書針對高強化柴油機結構仿真和分析中的部分關鍵問題，介紹了作者在高強化柴油機的復雜結構的功能分解與特徵建模、結構有限元計算離散誤差分析與應用、零部件模態計算建模與分析、微動作用的有限元計算與分析、曲軸動力學有限元計算與分析、機構運動學動力學分析和整機結構聲輻射數值建模與分析等方面取得的研究成果。書中除了對結構數值仿真和分析方法進行了闡述，還利用一定篇幅對其在典型高強化柴油機結構上的具體應用進行了介紹。 本書可作為高等院校內燃機專業研究生的參考書，也可供相關專業的高校教師、工程技術人員和科技工作者參考。

第1章 復雜結構的功能分解與特徵建模／9
1.1 結構功能與特徵建模／9
1.1.1 功能的定義／9
1.1.2 功能的特點／9
1.1.3 由“功能”而統一的“特徵”定義／10
1.1.4 基於功能分解的特徵建模法／11
1.2 基於功能分解的內燃機復雜零部件特徵建模／12
1.2.1 基於功能分解的氣缸蓋特徵建模／12
1.2.2 基於功能分解的機體特徵建模／12
1.3 本章小結／16
參考文獻／16
第2章 結構有限元計算離散誤差分析與應用／17
2.1 有限元離散誤差特性理論／17
2.1.1 概述／17
2.1.2 局部誤差與全局誤差的求解／18
2.1.3 局部誤差與全局誤差影響因素的研究／19
2.1.4 協調有限元誤差的三個推論／23
2.2 基於光滑位移場的應力恢復方法及自適應收斂策略／25
2.2.1 概述／25
2.2.2 基於光滑位移場的應力恢復方法／25
2.2.3 H型自適應方法的收斂策略研究／29
2.3 關鍵零部件數值仿真離散誤差控制應用研究／33
2.3.1 概述／33
2.3.2 氣缸蓋有限元計算離散誤差的收斂性分析／33
2.3.3 渦輪模態有限元計算離散誤差的收斂性分析／37
2.3.4 螺栓螺紋有限元計算離散誤差的收斂性分析／39
2.3.5 連桿有限元計算離散誤差的收斂性分析／42
2.3.6 活塞機械應力計算中的收斂分析／44
2.3.7 曲軸有限元計算中的收斂性分析／46
2.4 本章小結／51
參考文獻／52
第3章 零部件模態計算建模與分析／53
3.1 考慮應力剛化、旋轉軟化等因素的渦輪模態計算／53
3.1.1 概述／53
3.1.2 恆溫、零速狀態渦輪葉片的自由振動方程／54
3.1.3 考慮應力剛化影響的渦輪葉片振動方程／54
3.1.4 考慮旋轉軟化效應的渦輪葉片振動方程／57
3.1.5 考慮旋轉軟化效應的三維振動方程有限元列式／57
3.1.6 材料參數、工作溫度對渦輪葉片模態特性的影響／58
3.1.7 渦輪模態計算實例／59
3.2 摩擦接觸條件下組合結構的模態分析／60
3.2.1 概述／60
3.2.2 復雜結構接觸組合剛度理論分析／60
3.2.3 接觸狀態下的組合結構模態研究／62
3.2.4 接觸狀態下的內燃機整機模態應用研究／65
3.3 基於模態方法的高精度高效建模技術研究／71
3.3.1 概述／71
3.3.2 利用模態試驗／計算相關性研究驗證計算模型精度／72
3.3.3 利用“精細模型”進行動力學計算模型的驗證／76
3.3.4 內燃機結構動力學模型修正的實現／82
3.4 本章小結／88
參考文獻／88
第4章 微動作用的有限元計算與分析／90
4.1 微動問題理論／90
4.1.1 微動的基本概念／90
4.1.2 微動問題的研究方法／91
4.1.3 微動損傷力學分析／92
4.2 上曲軸箱橫隔板微動問題研究／93
4.2.1 實驗故障分析／93
4.2.2 簡單平面模型／94
4.2.3 上曲軸箱橫隔板微動問題平面有限元分析／98
4.2.4 上曲軸箱橫隔板微動問題三維有限元分析／99
4.2.5 結構改進／102
4.3 連桿大頭端微動問題數值分析／104
4.3.1 計算模型的建立／104
4.3.2 計算結果分析／106
4.3.3 微動作用影響因素的討論／108
4.4 本章小結／110
參考文獻／11O
第5章 曲軸系統扭振計算與分析／111
5.1 引言／111
5.2 軸系扭振模型的建立／111
5.2.1 扭振微分方程的建立／111
5.2.2 激振力矩簡諧分析／113
5.3 扭轉振動理論求解／115
5.3.1 扭振自由振動計算／115
5.3.2 強迫振動計算／116
5.4 扭振計算分析軟件的開發／119
5.4.1 圖形化建模方法的實現／119
5.4.2 扭振計算與分析軟件的開發／122
5.5 內燃機曲軸系統扭振特性計算分析／125
5.5.1 自由振動計算與分析／126
5.5.2 強迫振動計算與分析／126
5.6 扭振中的變慣量問題研究／129
5.6.1 變慣量理論求解／129
5.6.2 變慣量扭振模型／130
5.6.3 實例應用研究／132
5.7 氣缸熄火對扭振特性的影響研究／134
5.8 扭振中的靈敏度分析及結構動力學修改問題研究／136
5.8.1 固有頻率對慣量和剛度的靈敏度計算／136
5.8.2 固有頻率的結構動力學修改／137
5.8.3 扭振模型的參數調整和扭振計算／138
5.9 本章小結／138
參考文獻／139
第6章 曲軸動力學有限元計算與分析／140
6.1 引言／140
6.2 曲軸系動響應分析模型的建立／140
6.2.1 實體及有限元網格模型／140
6.2.2 基於彈性模量溫控法的時變等效支撐剛度的模擬／141
6.2.3 采用“單元生死”技術模擬非純旋轉件時變慣量／142
6.2.4 載荷及邊界條件的施加／147
6.3 曲軸系動力學響應結果分析／148
6.3.1 計及軸向／扭轉振動耦合效應對計算結果的影響／148
6.3.2 時變慣量的精確模擬對響應計算結果的影響／15 1
6.3.3 支撐剛度模擬方式對計算結果的影響／152
6.3.4 不同轉速下曲軸動態位移／應力結果對比／153
6.4 本章小結／154
參考文獻／155
第7章 機構運動學動力學分析／156
7.1 引言／156
7.2 多體動力學理論分析基礎／157
7.2.1 多剛體動力學理論／157
7.2.2 多柔體動力學理論／157
7.3 運動機構多體動力學模型的建立／158
7.3.1 多剛體系統仿真模型／158
7.3.2 多柔體系統仿真模型／160
7.3.3 主軸頸滑動軸承潤滑模型／161
7.3.4 約束和載荷的施加／163
7.4 運動學及動力學特性計算與分析／164
7.4.1 主要運動件的運動學特性分析／164
7.4.2 曲軸齒輪的動力學分析／166
7.4.3 曲軸的動力學分析／167
7.4.4 連桿載荷計算／168
7.5 本章小結／169
參考文獻／169
第8章 整機結構聲輻射數值建模與分析／170
8.1 引言／170
8.2 柴油機結構聲輻射分析的理論基礎／170
8.2.1 結構動力學相關理論／170
8.2.2 結構聲輻射相關理論基礎／173
8.3 內燃機結構輻射噪聲產生機理／175
8.4 中低頻域內燃機聲場分析模型的建立／175
8.4.1 建立整機振聲分析的結構模型／176
8.4.2 建立整機振聲分析的聲學流體模型／176
8.4.3 整機結構聲輻射問題的求解／182
8.5 整機結構近、遠場聲輻射計算結果／183
8.5.1 整機結構表面及外場聲壓級和聲強分布結果／1 83
8.5.2 聲輻射功率和輻射效率結果／187
8.5.3 部件及主要聲輻射表面對聲學結果的貢獻／188
8.6 結構聲學優化實例／191
8.7 局部流域對聲場仿真結果的影響／193
8.7.1 包含局部流域的整機聲學模型的建立／193
8.7.2 計算結果對比與分析／193
8.8 面向設計的內燃機結構聲學優化技術／196
8.8.1 樣機總體方案設計和先期研究階段／197
8.8.2 樣機工程設計、試制和試驗階段／198
8.9 本章小結／200
參考文獻／201