Введение к работе
Повышение энергонасыщенности с одновременным уменьшением материалоемкости выдвинули проблему, связанную с появлением дефектов в основных деталях дизеля, подверженных механическим и тепловым воздействиям. В связи с этим, расчеты на прочность и автоматическое определение напряженно-деформированного и теплового состояния, прогнозирование; зарождения и роста трещин в сложных деталях, к которым относится и головка блока цилиндров, должны обеспечить снижение затрат на стадиях проектирования, форсирования и испытаний. Разработка научных основ проектирования, расчета напряженно-Діеформированного и теплового состояний головок, как объекта исследований,' приводится в той или иной мере в работах Э. А. Симеона, Н. Д. Чайнова, В. Г. Заренбина, Н. А. Ива-щенко, Б. А. Харитонова, В. М. Петрова, Б. А. Взорова, А. В. Адамовича, А. Г. Арабена, А. С. Орлина, В. А. Ваншейдта, Б. И. Богданова, В. В. Бойко, Ф. В. Бондаревой, А. А. Бундина, А. С. Вольфовича, П. А. Истомина, А. Л. Квитки, С. П. Косырева, В. В. Котлярова, С. П. Кравчука, В. Г. ЕСривнова, А.К. Костина, Г. Д. Межецкого, М. И. Раенко, Ю. П. Сапелки-яа, В. К. Фомина, Н. Н. Шаброва и других. Развитию механики разрушения, методов прогнозирования зарождения и роста трещин посвящены ра-56ты А: А. Гриффйтса, Г. Р. Ирвина, Ж. М. Дайгела, Е. М. Морозова, Г.П. Никишкова, Ю. И'.' Смирнова, В. Г. Пашнина, С. А. Акимкина, Н. Н. Иг-матюка, А. А. Азевнча, В. А. Раковского, Н. А. Махутова, В. В. Москви-тева, С. В. Сухорукова, Ю. Г. Драгунова, В. П. Егорова, Н.Д: Соболева, Г. П. Черепанова, Д. Раиса, Г. С. Писаренко, В. П. Науменко, F. С. Волкова и других.
Актуальность работ в области анализа напряженно-іеформированного и теплового состояния, прогнозирования зарождения и эоста трещий в головках блоков цилиндров определяется необходимостью :овершёнствования методов численного анализа и механики разрушения, использования их нйетадиях'щюектйрования, форсирования и доработки фанспОртНых дизелей. В этом случае работы сводятся к оптимизации геометрических параметров головки йгобеспечения прочности, разработке ус-товий, препятствующих разрушению. Разрушение головок блоков цилиндров ведет к повышению финансовых расходов на приобретение новой готовки, комплектующих и их ремонті В свою очередь, доводка головок с томощью тензометрйрования й'тёрмометрирования также приводит боль-пим затратам И длительному сроку постановки новых двигателей в серийное производство. Разрушение головок является неисправимыми дефекта-пи дизелей и составляет 25 % от общего количества всех неисправимых дефектов.
Сущность научной проблемы заключается в обеспечении длительной механической прочности ответственных деталей дизелей, прогнозируемой т стадии проектирования, имеющей место в процессе их эксплуатации. Несмотря на накопленный опыт в разработке численных методов анализа
напряженно-деформированного состояния, существование различных ме тодов прогнозирования зарождения л роста трещин в сложных деталях, н существует единого комплексного метода, обеспечивающего всесторонне решение вопросов проектирования такой детали как головка блока цилин дров.
Цель исследований заклточяется в разработке комплексного метод; анализа напряженно-деформированного состояния и прогнозирования за рождения и роста трещин в головках блоков цилиндров, используемой при проектировании, с учетом последующей доводки и дальнейшем форси рования транспортных дизелей.
Объектом исследований являются головки блоков цилиндров транс портных, дизелей, работающих в условиях напряженно-деформированной состояния и высоких температур.
Научная новизна исследований заключается в разработке и использо вания комплексного метода прогнозирования зарождения и роста трепли на основе методов численного анализа напряженно-деформированного со стояния и механики разрушения при возможном разрушении головок бло ков цилиндров.
Практическая ценность работы заключается в обосновании и разра ботке:
метода конечных элементов исходя из четвертой (энергетической теории прочности для нахождения напряженно-деформированного состоя ния головки блока цилиндров от тепловых и механических нагрузок;
использования критерия трещиностойкости на основе энергетиче ского интеграла Черепанова - Раиса для нахождения компонент вектор; потока энергии;
разработкой программного обеспечения и использования его ) практике проектирования дизелей.
Достоверность выполненного исследования, подтверждается исполь зованием математического аппарата, современных методов анализа на пряженно-деформированного состояния головок транспортных дизелей проведением стендовых исследований температурного и напряженного со стояния транспортных дизелей ОАО "Барнаултрансмаш", использование» современной измерительной аппаратуры и методов обработки результате) испытаний.
Апробация работы. В период с 1994 по 1997 год основные результата исследований докладывались на ежегодных научно-технических конферен циях и семинарах кафедры ДВС АлтГТУ им. И. И. Ползунова (г. Барнаул) на конференциях по проблемам совершенствования ДВС в городах Москві (МВТУ, МИФИ), Санкт-Петербурге (С-ПбАГУ), Тюмень (ТТГУ), Тольят ти, Дмитрове.
Публикации. Основное содержание работы отражено в 14 печатны; работах.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из вве дения, пяти глав, выводов, заключения. Работа содержит 180 страниц