采用子模型方法和Sehitoglu模型对某增压柴油发动机气缸盖开展了详细的热机疲劳寿命预测研究。通过采用缸内燃烧模拟分析、水套冷却分析来为缸盖温度场分析提供热分析边界,冷却水侧采用FEA与CFD耦合计算分析方法,使得计算边界条件更加精确合理。基于有限元方法计算了整机标定工况和怠速工况下气缸盖温度和应力应变,采用子模型方法并考虑材料非线性获得了气缸盖在发动机冷热交替热冲击试验工况下的应力应变历程。基于Sehitoglu模型计算得到了气缸盖热机疲劳损伤和寿命,计算结果表明该气缸盖最小寿命为5 038次,位于第3缸火力面排气座圈附近,高于轻卡评价标准5 000次寿命要求,热机疲劳损伤中由温度因素主导的氧化损伤占主导作用,其次是机械损伤,蠕变损伤贡献最小。

以某发动机气缸盖为研究对象,开展了气缸盖本体材料力学性能测试与表征、气缸盖热机疲劳寿命预测研究工作。采用流固耦合方法,获得了准确的气缸盖热边界和温度场结果,温度场计算值与实测结果相符合。依照整机热冲击试验规范,采用Sehitoglu模型对缸盖的热机疲劳寿命进行了预测,仿真结果显示,缸盖最低寿命出现在第二缸火力面排气侧鼻梁区,主要由环境损伤引起,最低寿命为6860次,满足设计要求,该气缸盖顺利通过整机热机疲劳台架试验考核。