基于ESLM热机耦合结构动态优化设计

来源：机床与液压杂志2022年第19期北京时间：

作者：郭计云，贾权，郭巨寿，张艳岗

单位：山西大同大学机电工程学院；山西大同大学机电工程学院；北方通用动力集团有限公司；中北大学能源与动力工程学院

摘要：等效静态负载法（ESLM）为动态响应优化技术提供了有效的解决方案，并用于具有单个机械负载的支架、横梁、杆和薄板等简单结构或网格要求较低的结构，但在热机械负荷的耦合作用下研究很少。因此，基于ESLM的热力机械耦合结构动态优化方法的研究具有一定的意义和价值。结合热弹性与等效静态方法，在热负荷与机械负荷耦合作用下，得出动态负荷的等效静态转换机制，并以悬臂束为例，验证热物理场和热结构中的等效理论，这同样适用于耦合物理。以典型的瞬态热力机械耦合结构——柴油发动机活塞为研究对象，通过活塞-热-机械耦合的瞬态动力学分析，提取16个关键位置的应力和位移结果，进行等效转换计算。结果表明：等效转换前后被检查区域的最大等效应力误差在3%以内，最大位移误差在2%以内。进一步分析比较活塞热力负荷作用下的静态优化和基于ESLM的动态优化结果，第一环槽的两个优化活塞变形、应力和温度相似，但ESLM动态优化与静态优化相比使活塞质量降低4.7%。研究成果证明了基于ESLM的动态优化方法的优势。

关键词：活塞;动态优化;等效静态负载法;等效热负荷

基金资助：山西省基础研究计划资助项目（20210302123069）