长城汽车股份有限公司动力研究院高举自主研发的旗帜， 推出多款高品质、高性能发动机。成为汽 车行业民族工业的脊梁。其中GW4G13汽油机与绿静2.0柴油机分别荣获2009年及2010年“中国心”十佳 发动机。其中Abaqus在CAE分析中起到了十分重要的作用，为动力研究院发动机的开发提供了强有力的 支持。以下文中主要通过实例介绍Abaqus在动力研究院CAE开发中的应用。

 

 

图1 GW4G13汽油机

 

 

图2 绿静2.0柴油机

 

ABAQUS 在实际工作中的应用

以下分别是发动机开发过程中应用的CAE计算及验证情况，在一个分析部件中一般要进行温度场计算、各工况的强度计算、及刚度计算，以下列举出的只是计算的部分结果，但部分计算结果的列举足以说明Abaqus在发动机开发过程中使用的广泛性及重要性。

 

 

图3 缸盖温度场计算

 

 

图4 缸体温度场计算

 

应用热机耦合的计算方法，对发动机缸体缸盖进行温度场、装配力、热应力及该转速下最大爆发压力的计算，主要验证发动机燃烧室附近区域的冷却效果及结构刚度分布，查看温度场是否超出材料的耐热极限，缸盖垫片的密封性，热应力及爆发状态下的缸体、缸盖是否超出材料的许用极限。

 

 

图 5 活塞温度场计算

 

 

图 6 连杆强度计算

 

同样应用热机耦合的计算方法，在功率点计算活塞的温度分布并通过温度分布计算其热应力，查看其温度场、强度、刚度是否超出其许用值。通?；钊扑慵吧晒┯ι掏瓿?，动力研究院计算只是为验证其提供的设计方案，并作为接收依据。

 

连杆作为重要的运动件之一，他的计算结果对设计的起到至关重要的作用，通过计算最大爆发压力转速，功率点及超速工况，验证轴瓦背压，连杆螺栓预紧力是否足够，连杆强度及其稳定性。

 

 

图 7 曲轴圆角子模型

 

 

图 8 飞轮刚度计算

 

曲轴系统是发动机最重要的运动件，通过多体动力学模拟整个转速范围内的运动状态，考察关键转速下曲轴的受力情况，并运用Abaqus的子模型技术，进行圆角的强度分析，以此为基础考虑圆角强化，计算圆角的疲劳安全系数，为设计提供评价依据。

 

飞轮盘的计算分为多个工况进行，扭矩、累积公差、安装偏差、高速离心力都是其需要重点考虑的因素，在这些工况及其联合作用下查看其是否超出了材料的许用值。

 

 

图 9 主轴承盖强度计算

 

图 10 排气歧管温度场计算

 

主轴承盖在实际使用过程中主要考察其在最大螺栓预紧力、最大轴瓦过盈及最大爆发压力的情况下是否有发生破坏的风险。

 

排气歧管计算要分别计算排气歧管的内外流场，通过温度场计算得到温度场分布，通过温度的分布梯度计算排气歧管的热应力。其中圆角的塑性变形值是主要的考察指标。

 

 

图 11 正时罩模态计算

 

 

图 12 油底壳模态计算

 

缸盖罩、正时罩、油底壳在不具有明显承载功能的情况下，其的计算指标主要是通过整车NVH目标的分解得到每个零部件的频率要求。由于这三个部件是主要的噪声辐射面，故在此单独列出。在规避危险频率同时也要考虑危险振型。

 

 

图 13 发电机支架

 

 

图 14 压缩机之间模态计算

 

发动机附件支架在模态计算通过的情况下，要进行螺栓预紧力、最大的皮带张力及各个方向的惯性力计算。其的强度计算结果及螺栓的覆盖系数是主要的考察指标。

 

 

图 15 悬置支架强度计算

 

发动机悬置支架是发动机与车身连接的重要部件，通过一维软件或者整车实测得到整车常见的28种工况，根据其计算结果挑选最为危险的6种工况计算，在计算查看支架强度的同时还能考察螺栓的覆盖系数。

 

结论

通过以上的展示?？梢钥闯?/span>Abaqus已经完全融入到了长城汽车动力研究院的CAE开发过程当中，Abaqus以其先进的前处理、功能强劲求解器以及完备的后处理，已经成为发动机CAE分析的通用软件。

 

从以上计算结果可以看出：

1、 Abaqus 软件已经广泛深入的参与到长城汽车动力研究院的发动机开发过程当中，并起到了十分重要的作用，长城汽车动力研究院的 CAE 分析手段已经相当完备。

2、 CAE 先进手段的引进确保了长城汽车，研发出高性能，高品质的发动机，提高了产品竞争力，得到用户很好的口碑。

3、 随着分析手段的不断提升，Abaqus 必将能够在发动机开发中起到越来越重要的作用。

 

资料来源：达索官方