5 定义接触
    模型中，活塞销孔与销轴套组成接触对。分析中接触的类型采用“不分离接触”（即允许活塞和销轴套在圆周方向发生相对滑动），如图6所示。

    6 施加载荷
    模型中，对活塞端面施加6 Mpa的压力以代替气体爆燃对该端面的作用力（载荷A），同时对一侧面上的素线沿垂直轴线方向施加100 N的力以模拟该表面所受的摩擦力（载荷C），如图7所示。

    7 网格化分
    软件自动划分，活塞销采用六面体，活塞采用四面体。对模型进行网格划分，同时对接触部位进行网格细化，细化单元的尺寸为1mm。划分后，单元数量：39 218，节点数量：77 954，如图8所示。

    8 分析计算
    分析结果显示活塞销孔与端部连接的4个加强筋处应力较大，最大应力出现在图中“max”处。此位置正是裂缝产生的位置。说明模拟计算结果和实物案例相吻合，建模比较准确。最大应力为312.95 Mpa，已经超过了所选材料的强度极限。故认为这是造成裂缝产生的主要原因，如图9所示。

    9 活塞优化设计
    根据分析的结果，对活塞的结构进行了重新优化（主要是对强度薄弱部位补充了材料），优化前后分别如图10和图11所示。

    10 优化后分析计算
    对修改后的模型采用和前面一样的边界条件，重新进行分析。分析后可以看到最大应力出现的位置发生了改变。最大应力出现在接触面的棱线上（这可以认为是由约束条件引起的应力集中，且最大应力也没有超过强度极限，故可以忽略），而先前应力较大的部位在此次分析中应力只有100 Mpa左右，故强度得到了很好的改善，如图12所示。

    11 实物验证
      经过调整活塞的模具，重新加工新设计的活塞，完成了发动机台架200 h耐久实验，为项目的进度节省了时间，给公司带来了效益。
    12 结论
    利用CAE分析软件，准确地指出活塞需要调整修改的方向，突破了我公司的开发技术瓶颈，缩短了开发周期，为提升发动机耐久性能提供了有力的技术支持。佩挂该发动机整车的上市，以其出众的性能、稳定的质量和靓丽的整车外观，为我公司赢得了市场，取得了很好的效益。
 

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