了解了預(yù)測缸蓋低周疲勞問題的理論依據(jù)，下面的任務(wù)就是如何通過一些途徑，對其值進行計算。本研究主要采用有限元的方法對其溫度場和應(yīng)力場進行模擬。圖1為整個分析的計算流程。
一、傳熱分析
首先需要通過CFD軟件計算發(fā)動機缸內(nèi)燃燒和水套的傳熱邊界。因為只有知道熱源和冷卻源才能計算出發(fā)動機缸體和缸蓋的溫度場分布。溫度場計算邊界如圖2、圖3所示。
將溫度場邊界加載到整機有限元模型中進行溫度分布計算。在溫度場的計算過程中，由于水套的某些區(qū)域會出現(xiàn)沸騰現(xiàn)象，而傳熱系數(shù)會隨著沸騰現(xiàn)象的強弱發(fā)生改變，所以在計算迭代的過程中需要加入一個子程序參與迭代。該子程序的功能是用于增加由于沸騰效應(yīng)存在的那份傳熱量。傳熱量算中，主要包括2種工況，一種是發(fā)動機的標定工況，另一種是發(fā)動機的怠速工況。圖4為發(fā)動機標定工況下缸蓋溫度場結(jié)果。
二、熱應(yīng)力分析
應(yīng)力場的計算結(jié)果包括裝備載荷、標定工況下熱載荷和怠速工況下熱載荷。圖5為標定工況下缸蓋應(yīng)力場結(jié)果。
三、子模型與整體模型結(jié)果對比
由于缸蓋的模型非常大，如果計算冷熱沖擊交變載荷工況，計算機所需要的時間會非常長，并不適合工程計算和解決工程問題，所以在下面的分析中引進子模型的分析方法。將標定工況和怠速工況的溫度和位移邊界從整體模型中分別提取出來，然后加載到子模型中，計算出子模型的溫度場和應(yīng)力場。圖6、圖7是整體模型和子模型的對比結(jié)果。
從圖6、圖7的結(jié)果中可以發(fā)現(xiàn)，整體模型和子模型的應(yīng)力大小和分布完全一樣。以此證明，該邊界可以滿足計算要求。將其邊界作為交變載荷反復(fù)作用在子模型上進行計算，即可看到子模型上某些區(qū)域發(fā)生塑性累積和低周疲勞(見圖8)。將應(yīng)力結(jié)果導(dǎo)入到疲勞軟件中，依據(jù)上述提到的Sehitogl理論，進行損傷值的計算。http://www.yianbbs.com
