Numeryczna analiza naprężeń w zaworze wydechowym silnika tłokowego pracującym w warunkach obciążenia termo-mechanicznego

• Autorzy: Witek L.

Warianty tytułu

EN

Numerical stress analysis in exhaust valve of engine subjected to thermal and mechanical loads

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Niniejsza praca opisuje wpływ różnych rodzajów obciążeń na rozkład naprężeń zaworu grzybkowego silnika z zapłonem samoczynnym. W celu rozwiązania zdefiniowanego problemu naukowego zbudowany został model geometryczny oraz uproszczony model dyskretny układu zaworowego. W pracy uwzględniono dwa rodzaje obciążeń: mechaniczne (od siły ugięcia sprężyny, po zamknięciu zaworu) oraz cieplne (od nierównomiernego nagrzania) W pierwszej części pracy analizowano przypadki obciążeń działających niezależnie, co pozwoliło na ocenę wpływu obciążeń składowych na poziom wytężenia materiału zaworu. Rezultaty analizy numerycznej wykazały, że największy wpływ na poziom naprężeń w zaworze ma obciążenie termiczne wynikające z niejednorodnego pola temperatury. W pracy analizowano także naprężenia pochodzące od wszystkich obciążeń działających równocześnie. W ostatniej części pracy sformułowano wnioski końcowe oraz wskazano kierunki dalszych badań.

EN

This paper presents the influence of different kinds of loads on the stress distribution in the valve of combustion engine. In order to solve the research problem, both the geometrical and the discrete model of valve system were defined. Two types of load were taken into consideration: the mechanical load (from valve spring, after valve close) and the thermal load (from non-uniform temperature distribution). In first part of work a separated loads were considered. Results of numerical analysis showed that the most significant influence on the stress levels in the valve has the thermal load related to non-uniform temperature field. In the last part of work the influence of complex thermo-mechanical load on stress state of valve were considered. Results of work showed that the operational stress has a small values. In summary of the work an interesting conclusions were formulated.

Słowa kluczowe

PL

zawór wydechowy; pękanie zmęczeniowe; naprężenia termo-mechaniczne; metoda elementów skończonych

EN

exhaust valve; fatigue fracture; thermal and mechanical stress; finite element method

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Poznański Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Logistyka
• Rocznik: 2015
• Tom: nr 4
• Strony: 6681--6688, CD2
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Witek L.

• Katedra Samolotów i Silników Lotniczych, Wydział Budowy Maszyn i Lotnictwa, Politechnika Rzeszowska, 35-959 Rzeszów, Al. Powstańców Warszawy 8

Bibliografia

• 1. Dalpiaz G., Rivola A., A non-linear elastodynamic model of a desmodromic valve train, Mechanism and Machine Theory, Vol. 35, 2000, pp. 1551–1562.
• 2. Dokumentacja techniczna programu MSC-Patran;
• 3. Dokumentacja techniczna programu ABAQUS;
• 4. Guo J., Zhang W.P., Zou D.Q., Investigation of dynamic characteristics of a valve train system, Mechanism and Machine Theory, Vol 46, 2011, pp. 1950–1969;
• 5. Guo J., Zhang W., Zhang X., Cao Y., Dynamic and exciting analysis with modal characteristics for valve train using a flexible model, Mechanism and Machine Theory Vol. 78, 2014, pp. 158–176;
• 6. G&S Valves Ltd., Technical Manual, Issue 4, 2006, http://www.gsvalves.co.uk;
• 7. Kocańda S., Niskocyklowa wytrzymałośc zmęczeniowa metali. PWN, Warszawa 1989;
• 8. Kocańda S., Zmęczeniowe pękanie metali. WNT, Warszawa 1987;
• 9. Kum-Chul, O., Sang-Woo C., Ji-Ho K., A Study of Durability Analysis Methodology for Engine Valve Considering Head Thermal Deformation and Dynamic Behavior, Proceedings of SIMULIA Community Conference; 2014; www.3ds.com/simulia;
• 10. Munro C.D., Analysis of a failed Detroit Diesel series 149 generator, Engineering Failure Analysis Vol. 35, 2013, pp. 499–507;
• 11. Rivola A., Troncossi M., Dalpiaz G., Carlini A., Elastodynamic analysis of the desmodromic valve train of a racing motorbike engine by means of a combined lumped/finite element model, Mech. Systems and Signal Processing, Vol. 21, 2007, pp.735–760;
• 12. Witek L., Orkisz, M.. Wygonik P., Musili D. N., Kowalski T. Fracture analysis of a turbine casing, Engineering Failure Analysis, Volume: 18, Issue: 3, 2011, pp. 914-923.
• 13. Witek L., Failure analysis of turbine disc of an aero engine, Engineering Failure Analysis, Vol. 13, Issue: 1, 2006; pp. 9-17;
• 14. Zhang Q., Zuo Z., Liu J., Failure analysis of a diesel engine cylinder head based on finite element method, Engineering Failure Analysis, Vol. 34, 2013, pp. 51–58.