基于Abaqus二次开发插件的气门座圈及导管变形分析研究.docxVIP

第22卷增刊2计算机辅助工程Vol.22Suppl.2

2013年10月ComputerAidedEngineeringOct.2013

论文所属行业:汽车

基于Abaqus二次开发插件的气门座圈及导管

变形分析研究

崔权1，王艳军2，邬文睿3

（1.上海汽车集团股份有限公司技术中心，上海201804）

摘要：应用Abaqus对某汽油机气门座圈及导管变形进行温度场分布计算，然后在此基础上计算

了气门座圈及导管在冷装配及热装配工况下的变形情况。采用傅里叶展开法通过Abaqus柱面零

件变形分析插件得到气门座圈及导管各阶次变形，通过阶次变形对气门座圈及导管变形进行了评

价，并将计算结果与试验结果进行了对比。

关键词：气门座圈变形；导管变形；FEA；Abaqus;傅里叶

中图分类号：文献标志码：B

ValveSeatandGuideDeformationAnalysisResearchBasedon

Plug-inofAbaqus

CuiQuan1,WangYanjun2,WuWenrui3

(SAICMotorTechnicalCenter,Shanghai201804,China)

Abstract:Maketemperaturedistributioncalculationforgasengine’svalveseatandguidebyusingAbaqus,then

calculatethedeformationforvalveseatandguideundercoldandhotassemblyconditions.TheFouriermethodis

adoptedtogetthemainordersofvalveseatandguide’sdeformationbyusingcylinderdeformationanalysis

plug-inofAbaqus,andthedeformationofvalveseatandguideisevaluatedthroughtheordersofdeformation,

thentheresultsarecomparedwithexperimentalresults.

Keywords:valveseatdeformation;guidedeformation;FEA;Abaqus;Fourier

0引言

要求，因此对座圈及导管的变形研究尤为重要。迄

今为止，工程中对气门座圈及导管的材料及磨损问

汽油发动机的气门座圈和导管对发动机气门题研究较多[1,2,3]，而专门针对气门座圈及导管的变

起支撑和导向的作用，在工作过程中受到很大的机形问题研究较少。本文则以某汽油机的气门座圈及

械载荷及热负荷。如果气门座圈及导管在工作过程导管为研究对象，基于有限元分析方法，采用

中变形太大，会增大与气门之间的摩擦，导致润滑ABAQUS分析软件着重对座圈及导管的变形进行

不良，并且出现气门落座时与座圈贴合不严，从而了分析研究。

导致座圈及导管的磨损、气门断裂等问题，对发动

机的性能及耐久性产生重大影响。随着发动机向高

1FEA分析三维有限元模型的建立

速重载化的方向发展，气门座圈及导管的工作环境以某小型汽油机为例，建立包括缸盖、气门座

更加恶劣，对座圈及导管提出了更高的强度及刚度圈及导管、汽缸垫、机体及各零件之间固定螺栓的

收稿日期：2013-08-06

作者简介：崔权（1983—），男，汉族，湖北钟祥人，硕士研究生，研究方向为结构强度疲劳及NVH，(E-mail)cuiquan@;

2计算机辅助工程2013年

三维有限元装配模型（见图1）。由于此计算中需

重点关注气门座圈及导管特定区域的变形情况，因

3计算结果及分析

此采用一阶六面体对座圈及导管、螺栓、汽缸垫进

3.1热传导计算结果

行网格划分，以保证网格的规整性及计算结果的精

确性，并缩小计算规模。缸盖、机体结构比较复杂，

因此采用二阶四面体单元进行自由网格划分。

由于计算模型中包含大量的零部件接触关系，

并需进行热传导及热力耦合计算，故采用ABAQUS

作为求解器，以解决模型中非线性和多学科数值求

解问题。

2FEA分析边界条件处理

缸盖、气门座圈及导管温度场结果如图2、图

3所示。气门座圈的最高温度出现在与缸盖火焰面

最接近的地方（缸盖最底部），缸盖的最高温度则

出现在火焰面上，这是因为发动机发火时，气