تحلیل استرس و ارزیابی طول عمر فرسودگی در موتور به روزرسانی شده

چکیده: نیاز به بهره‌برداری بالاتر از یک موتور طراحی‌شده به دلیل هزینه‌های بالای طراحی مجدد و تولید موتورهای جدید، مهندسین را می‌سازد تا پیامدهای ارتقا موتور را ارزیابی کنند. در مقاله حاضر، اثر افزایش توان بر پیستون موتور دیزل مورد بررسی قرار گرفت. افزایش توان با در نظر گرفتن سرعت بالاتر و فشار گاز احتراق بالاتر در موتور پیاده‌سازی شد. تحلیل دینامیک مکانیزم لنگ و اسلایدر به صورت تحلیلی برای استخراج باره‌ای وارد شده بر روی هر زاویه میل‌لنگ در سرعت‌های مختلف موتور مورد مطالعه قرار گرفت. سپس آنالیز حرارتی برای به دست آوردن توزیع دما در پیستون انجام شد. با اعمال بارگذاری روی پیستون، حالت استرس پیستون بر روی تمام زوایا در سرعت‌های مختلف موتور بدست آمد. پس از آن، عمر فرسودگی و عمر فرسودگی با استفاده از تحلیل تنش – زندگی استاندارد در دمای بالا پیش‌بینی شد و نتایج با موتور پایه اصلی مقایسه شدند. مشخص شد که تعداد نواحی بحرانی برای موتور ارتقا یافته بیشتر از موتور پایه ناشی از بارهای بالاتر است. نواحی بحرانی برای موتور پایه در شیار کوچک حلقه قرار دارند، در حالی که سوراخ پین کوچک نیز به عنوان نقطه

Need for exploiting a higher performance out of an already designed engine due to the high costs of redesign and manufacturing new engines, makes the engineers evaluate the consequences of the engine upgrade. In the current paper, the effect of increasing power over the piston of a diesel engine was investigated. The power increase was implemented introducing higher speed and higher combustion gas pressure in the engine. Dynamic analysis of the crank and slider mechanism was analytically studied to extract the loads inserted on the powertrain over each crank angle in varied engine speeds. Then, thermal analysis was performed to obtain the temperature distribution over the piston. Applying loadings over the piston, the stress state of the piston was obtained over all crank angles at different engine speeds. Subsequently, the damage and high-cycle fatigue life of the component were predicted using a standard stress-life analysis at elevated temperature, and the results were compared to t