Введение
Глава 1. Обзор методик оценки долговечности поршней и задачи дальнейших исследований 9
1.1 Условия нагружения поршней и причины образования трещин в кромке камеры сгорания 9
1.2 Методы повышения термостойкости поршней 16
1.3 Критерии разрушения теплонапряженных деталей и обзор методик оценки долговечности поршней 22
1.4 Обзор моделей усталостного роста трещин 30
1.5 Тепловые стенды для исследования теплового и напряженно-деформированного состояния поршней 36
Выводы и постановка задач исследования 40
ГЛАВА 2. Методика прогнозирования долговечности поршней двигателей внутреннего сгорания 42
2.1 Определение исходных данных для расчета 42
2.2 Решение задачи нестационарной теплопроводности 46
2.3 Определение теплового напряженно-деформированного состояния поршня 48
2.4 Оценка усталостной долговечности 50
2.5 Методика прогнозирования долговечности при наличии трещины 51
2.5.1 Моделирование развития трещины в круглой пластинке с центральным отверстием 54
2.5.2 Определение коэффициента интенсивности напряжений для трещины в кромке камеры сгорания поршня 62
2.5.3 Построение модели коэффициента интенсивности напряжений 72
2.5.4 Определение критической длины трещины 75
2.5.5 Расчетная оценка долговечности при наличии трещины 80
Выводы по главе 81
ГЛАВА 3. Численная реализация методики прогнозирования долговечности поршней двигателей внутреннего сгорания 82
3.1 Характеристики расчетных моделей поршней 82
3.2 Определение нестационарных тепловых нагрузок на поверхности поршня 85
3.3 Результаты расчета теплового состояния поршня 90
3.4 Анализ теплового напряженно-деформированного состояния поршня . 95
3.5 Оценка усталостной долговечности поршня 100
3.6 Результаты расчета остаточного ресурса поршней 102
Выводы по главе 106
ГЛАВА 4. Экспериментальное исследование термостойкости поршней при циклическом нагружении 107
4.1 Объекты исследований 107
4.2 Цели и задачи исследований 107
4.3 Программа и методика проведения исследований 107
4.3.1 Программа исследований 107
4.3.2 Методика проведения исследований 108
4.4 Измерительная аппаратура 110
4.5 Безмоторный тепловой стенд 111
4.6 Регистрация усталостных трещин 117
4.7 Оценка погрешности экспериментальных исследований 119
4.8 Результаты экспериментальных исследований и их анализ 120
4.9 Проверка предлагаемой методики по результатам эксперимента 121
4.10 Анализ результатов моторного эксперимента 124
Выводы по результатам экспериментальной работы 131
Выводы 132
Литература 134
Приложение 1 146
