طراحی قطعات در مقابل واماندگی حرارتی-مکانیکی نوسانی و کاربرد در قطعات خودرو

تحلیل تنش های مکانیکی - حرارتی در پیستون به علت طبیعت دوگانه آن که هم شامل تعیین توزیع دما و انتقال حرارت و هم شامل تحلیل الاستوپلاستیک است ، به راحتی امکان پذیر نمی باشد. زیرا شکل تنش حرارتی که در اثر توزیع دمای خاصی در قطعه ایجاد می شود، معمولا بطور کامل با شکل توزیع دما متفاوت است . وجود این پدیده چندگانه و بعلاوه پارامترهای مشکل کننده مثل شکل پیچیده قطعات ، باعث عدم توانایی در استفاده از روش های سنتی برای محاسبه تنش ها و کرنش ها شده و کاربرد روش های عددی مثل اجزا محدود را حیاتی می کند. در این پروژه جهت تحلیل پیستون موتور دیزل از روش عددی اجزا محدود استفاده شده است و در آن با استفاده از روش finite element و نرم افزار nisa تحلیل های انتقال حرارت ، الاستیک - پلاستیک و خزش بر روی تاج پیستون صورت گرفته است . جهت انجام تحلیل های فوق و تعیین توزیع دما و تنش ها و کرنش های حرارتی - مکانیکی، تاج پیستون به صورت دوبعدی و متقارن محوری (axisymmetric) مدل گردیده و به شکل غیرخطی تحلیل شده است . نتیجه بدست آمده از تحلیل های فوق نشان داده است که ماکزیمم دما و تنش در لبه بالایی تاج پیستون اتفاق می افتد. در نهایت با استفاده از مقادیر تنش ها و کرنش های بدست آمده از سیکل بار موتور و نمودار تنش - کرنش در نقطه بحرانی پیستون، حلقه های متعادل بسته ای به دست آمده است که به کمک این حلقه ها می توان عمر پیستون را تخمین زد.