基于ANSYS活塞有限元温度场的分析与研究
基于ANSYS的某活塞热应力分析
为热 膨胀 系数 ) 。
0 xy
=
0y
=
T, 而
= 0。 由于
ex , ey ,
物体 存 在 约束, 伴随 热 变 形 将 产 生 热 应 力 !Tx , !Ty , ∀Txy 。 这些 热 应 力又 引 起 该 处 发 生 弹性 应 变 则该点的总应变 exy 。
x y [ 3]
为
= = =
T
=
=
T ( 1 1 0) T + [
0] e]
则式( 1) 可变为[ ] = [ 确定。
物体内各点的位移量由[ ] 确定, 而热应力由[
由应力表达式 #= D [ ] 可得热应力矩阵表达式 [# T ] = [ D] [
e]
= [ D] ([ ] - [
0]
)
2
建立模型
严格按 照 活塞 图纸 尺寸 标 注, 在 SolidWorks2010
ex ey
+ +
0x 0y
( 1)
T
点击 M esh 按 钮, 选 中活 塞模 型进 行 自由 网格 划分, 共产生 6160 单元 10448 节点, 如图 1 所示。
xy
exy
+ 0
x y xy )
令[ ] = ( (
0 x 0y 0x y )
, [
e]
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e]
ex ey ex y )
T
,[
0]
PR XY 0. 3
( 4) 定义求解类型。 GU I: M ain Menu > Solution> Analysis T ype> New Analysis, 设定分析类型为 S teady- Stat e( 稳态) 。 ( 5) 施加载荷。 GU I: Main M enu> Solution> Define Loads> Apply > T hermal> Convent ion> On Areas, 分别对活塞上表面
毕业论文：基于ANSYS的发动机活塞三维温度场计算(终稿)-精品
┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊第一章引言活塞作为发动机最主要的受热零件之一,它的工作情况直接关系到内燃机的工作可靠性和使用耐久性，同时直接影响到内燃机的排放性能，其性能的好坏直接影响整机的性能。
高压气体燃烧产生的高温使活塞顶部乃至整个活塞温度很高，且温度分布很不均匀，导致活塞产生热应力和热变形。
随着内燃机在强化程度和热负荷水平上的大幅度提高，由于特殊工况，而导致的热负荷问题更加突出。
如何正确模拟内燃机的特殊工况，准确计算活塞的温度场是解决这个问题的关键。
如果得到其温度场,便可有目的地进行设计,减小热负荷。
有限元方法的基本求解思想是把计算域划分为有限个互不重叠的单元，在每个单元内，选择一些合适的节点作为求解函数的插值点，将微分方程中的变量改写成由各变量或其导数的节点值与所选用的插值函数组成的线性表达式，借助于变分原理或加权余量法，将微分方程离散求解。
因此，对活塞进行温度场、应力场以及热负荷和机械负荷共同作用的藕合应力场进行有限元分析，了解活塞的热负荷和综合应力分布情况，进而改进活塞，提高其工作可靠性具有重要意义。
本文利用Pro/Engineer软件的实体建模方法，建立了某汽油机活塞的三维实体模型，对其温度场在三维有限元软件ANSYS中进行了模拟分析。
1.1活塞热状态概述活塞是内燃机中处在非常不利的条件下的一个重要零件[1]。
活塞受高温燃气周期行的加热作用。
燃气的最高瞬时温度一般都高达1600 ~ 1800℃，燃气平均温度也高达600 ~ 800℃左右。
随着内燃机的平均有效压力和活塞平均速度的不断提高，就伴随着燃气最高温度和平均温度相应升高。
高温燃气与活塞顶面通过对流和辐射两种方式将热量传给活塞，从而使活塞组的热负荷显著提高。
评定活塞热状态首先是活塞顶的最高温度，一般活塞顶的最高温度高达300 ~ 350℃左右，随着汽缸直径增大则其最高温度更高，再加上大缸径活塞其壁较厚，则内外壁面的温差较大，从而使产生的热应力也较大。
基于ANSYS的温度场仿真分析
基于ANSYS的温度场仿真分析引言：在工程领域中，温度场分布的仿真分析是一项重要的工作。
温度场分布的准确预测和优化设计对于许多工业过程和产品的设计和改进至关重要。
在这里，我们将介绍一种基于ANSYS软件的温度场仿真分析方法。
一、ANSYS软件简介ANSYS是一种广泛使用的通用有限元分析（FEA）软件。
它提供了强大的功能，可以进行多种物理和工程仿真分析。
其中，温度场分布的仿真分析是ANSYS的一个主要功能之一二、温度场仿真分析的步骤1.几何建模：使用ANSYS的几何模块进行物体的几何建模。
可以通过绘制二维或三维几何形状来定义和创建模型。
2.网格划分：对几何模型进行网格划分，将其划分为小的单元，以便进行离散化计算。
网格划分的质量直接影响到仿真结果的准确性和计算速度。
3.边界条件设置：根据具体的问题，设置物体表面的边界条件。
边界条件包括固定温度、传热系数、对流换热等。
边界条件设置的准确与否对温度场的分布有重要影响。
4.材料属性定义：为物体的各个部分定义材料属性，包括热导率、热容量等。
这些属性是模型中的重要参数，直接影响到温度场的分布。
5.求解和后处理：设置求解算法和参数，开始进行仿真计算。
求解器根据网格和边界条件，通过计算方程的数值解确定温度场的分布。
计算完成后，可以进行后处理，生成温度场分布的图表和报告。
三、温度场仿真分析的应用温度场仿真分析在多个工程领域中得到广泛应用。
以下是几个示例：1.电子设备散热优化：通过温度场仿真分析，可以评估电子设备中的热量分布，优化散热设计，确保电子设备的正常运行和寿命。
2.汽车发动机冷却系统：通过温度场仿真分析，可以预测汽车发动机冷却系统中的温度分布，优化冷却器的大小和位置，提高冷却效果。
3.空调系统设计：通过温度场仿真分析，可以预测房间内的温度分布，优化空调系统的风口布置和参数设置，实现舒适的室内温度。
4.熔炼和混合过程优化：通过温度场仿真分析，可以预测熔炼和混合过程中的温度分布，优化加热和冷却控制，提高生产效率和产品质量。
Ansys有限元分析温度场模拟指导书
实验名称：温度场有限元分析一、实验目的1. 掌握Ansys分析温度场方法2. 掌握温度场几何模型二、问题描述井式炉炉壁材料由三层组成，最外一层为膨胀珍珠岩，中间为硅藻土砖构成，最里层为轻质耐火黏土砖，井式炉可简化为圆筒，筒内为高温炉气，筒外为室温空气，求内外壁温度及温度分布。
井式炉炉壁体材料的各项参数见表1。
表1 井式炉炉壁材料的各项参数三、分析过程1. 启动ANSYS，定义标题。
单击Utility Menu→File→Change Title菜单，定义分析标题为“Steady-state thermal analysis of submarine”2.定义单位制。
在命令流窗口中输入“/UNITS, SI”，并按Enter 键3. 定义二维热单元。
单击Main Menu→Preprocessor→Element Type→Add/Edit/Delete 菜单，选择Quad 4node 55定义二维热单元PLANE554.定义材料参数。
单击Main Menu→Preprocessor→Material Props→Material Models菜单5. 在右侧列表框中依次单击Thermal→Conductivity→Isotropic，在KXX文本框中输入膨胀珍珠岩的导热系数0.04，单击OK。
6. 重复步骤4和5分别定义硅藻土砖和轻质耐火黏土砖的导热系数为0.159和0.08，点击Material新建Material Model菜单。
7.建立模型。
单击Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Areas→Circle→By Dimensions菜单。
在RAD1文本框中输入0.86，在RAD2文本框中输入0.86-0.065，在THERA1文本框中输入-3，在THERA2文本框中输入3，单击APPL Y按钮。
8.重复第7步，输入RAD1=0.86-0.065，RAD2=0.86-0.245，单击APPL Y；输入RAD1=0.86-0.245，RAD2=0.86-0.36，单击OK。
基于ANSYS的温度场仿真分析
式中 ： ［ Ｃ］ 为 比热 矩 阵 ， 考 虑 系 统 内能 的增 加 ： ［ Ｋ］ 为 传 导 矩
阵， 包含导热系数 、 对流 系数及辐射率 和形 状 系数 ； ｛ Ｔ｝ 为节点温
度向量 ； ｛ Ｔ｝ 为温度对时间的导数 ； ｛ Ｑ（ ｔ ） ｝ 为 节 点 热 流 率 向量 ， 包 含 热 生成 。 温 度箱 中温 度 场 的热 分 析 属 于 瞬态 热 传 导过 程 。
绝 缘 材 料 在 高 温 条 件 下 长 期 运 行 会 造 成 热 老 化 ，使 绝 缘 性 能下降 ， 在 高压 作 用 下 易 击 穿 。 为 进 一 步 研 究 绝 缘 材 料 热 老 化 特 性， 需 将 绝 缘 材 料 放 置 在 温 度 箱 内长 时 间加 热 ， 再 进 行 绝 缘 特 性
元 类 型 、定 义 材 料 相
导热 系数 比热 容
（ Ｗｌ ｍ・ ｘ、 Ｊ ／ ｋ ｇ ‘ Ｋ
０ ． １ ２ １ ０ ３ ０
生热 率
Ｗ／ ｍ３
密度
ｋ ｇ ／ ｍ
１ ． ２ 型 通 用 有 限元 分 析 软 件 ， 能 够 进 行 机 械 应
１ ０ ４
基 于 ＡＮ Ｓ Ｙ Ｓ的 温 度 场 仿 真 分 析
基于 Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ的温度场仿真分析
Ｔ ｅ ｍｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ Ｆ ｉ ｅｌ ｄ Ｓｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ａｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ Ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ＡＮＳ ＹＳ
潘从 芳 娄 毅 蔺 红 张起 瑞 杨 一 胡 贺 明
（ 新 疆 大学 电 气工程 学 院 ， 新疆 鸟 鲁木 齐 ８ ３ ０ ０ ４ ７ ）
柴油机活塞温度场试验研究及有限元热分析
柴油机活塞温度场试验研究及有限元热分析柴油机是一种集高效、经济、环保和实用性特性于一身的发动机。
在柴油机的设计过程中，温度场是一个重要的因素，它主要决定了柴油机的效率和寿命的长短。
因此，对柴油机活塞温度场的研究已成为一项重要的研究课题。
本文将从热传导的角度出发，结合实验和有限元分析的方法，对柴油机活塞温度场的研究进行详细的介绍。
首先，从实验方面来讨论柴油机活塞温度场。
首先，在柴油机活塞温度场实验中，使用了采用温度传感器组成的测温系统来进行温度场的实测。
该测温系统由温度传感器、电子枪、计算机硬件、软件及测温记录仪组成。
数据采集和采样是在计算机平台上完成的，以得到温度场的实时实测值，最后可以得到温度场的2D或3D图形，便于分析温度场的分布状态。
其次，针对柴油机活塞温度场的实验，研究者可以使用有限元方法来优化柴油机的热传导性能。
有限元方法的基本原理是，将机械结构分割成若干小的有限元单元，并分析各单元的热传导系数，最终确定柴油机活塞温度场的总体特性。
本文采用ANSYS仿真软件作为有限元分析工具，并将热传导方程式建模成有限元，分别计算柴油机活塞中温度场的时空特性，取得其动态温度场的实时模拟值，以深入分析温度场的时变特性。
最后，根据实验和有限元分析的结果，可以得出柴油机活塞温度场分布图，并可以将它与柴油机实际操作中的温度场进行对比，以指导该柴油机的设计优化。
在柴油机活塞温度场研究中，以上针对实验与有限元分析的结合研究，可以更好地理解柴油机活塞温度场的变化规律，最终更好地保证柴油机的发动机性能与寿命的长期可靠性。
总之，柴油机活塞温度场的研究是十分重要的，可以从实验与有限元分析的结合研究方面，更加深入地理解柴油机活塞温度场的变化规律，从而更好地保证柴油机的发动机性能与寿命的长期可靠性。
随着动力技术的发展，柴油机活塞温度场研究将越来越受到研究者们的关注。
研究者们可以继续探索不同燃烧方式下柴油机活塞温度场的变化特性，以指导柴油机的研制与设计。
基于ansys的冻结过程中温度场的有限元分析
基于ansys的冻结过程中温度场的有限元分析冻结过程中温度场的有限元分析是现代冰川物理和热输运理论研究的重要部分。
冻结过程是冰川系统中最重要的物理过程，冰川及其周围的温度场的变化，将直接影响冰川的运动、凝固和融解。
温度场的有限元分析是使用计算机对冰川系统进行精确模拟的有效方法。
有限元分析基于定义在节点（域上）的有限个单元函数，利用这些函数将域区域分割成若干有限个单元，进而根据物理原理建立有限元方程组，最后利用某种数值方法求解该方程组，从而确定域上的物理量。
冻结过程中温度场的有限元分析，主要是基于非稳态的热输运方程进行分析。
实际上，基于有限元的冻结过程的模拟与实验室或室内试验更相似，可以使用有限元分析来生成不同时间步长的温度场，以此为基础进一步研究冰川及其附近环境的变化。
有限元分析是将计算机分析视为一种实验过程。
在实验室中，冰川及其周围的温度场的变化受到测量错误的影响，而在计算机分析中，模拟误差也很难避免。
因此，实验和分析之间的差异应尽量减少，以保证在有限元分析中获得可靠的结果。
首先，在使用有限元分析进行冻结过程模拟之前，需要对几何模型进行预处理。
通常，在分析中使用的几何模型是三维的，可以使用ANSYS软件来完成。
ANSYS软件可以根据分析的要求进行网格划分，网格划分准确性，直接影响分析结果的准确性，以及计算的时间和计算资源的占用等。
其次，在使用有限元分析对模型进行分析之前，需要对域上的初始条件和边界条件进行设置。
初始条件是指冰川系统的初始状态，包括温度、密度和流速等；边界条件是指冰川系统周围的条件，包括温度、压力和流速等。
此外，还需要设置材料参数（热导率、密度等）。
最后，在设置完边界条件和材料参数之后，可以使用ANSYS软件进行模拟。
ANSYS软件可用于求解热输运方程，使用多孔介质模型，根据不同的时间步长，以及由此产生的温度场，来模拟冻结过程中温度场的变化。
以上就是有限元分析模拟冻结过程中温度场的大致步骤。
基于ANSYS柴油机活塞的有限元分析
基于ANSYS柴油机活塞的有限元分析侯永伟;尹健【期刊名称】《贵州科学》【年(卷),期】2012(030)003【摘要】This paper uses UG for sol/d modeling on diesel engine piston, and adopts ANSYS to establish a rea- sonable finite element model. Through the finite element analysis software ANSYS, the thermal load state of piston and stress distribution is calculated, which provides a basis for the study of optimizing the design of piston.%本文利用UG对某型号柴油机活塞进行实体建模，并用ANSYS对其建立了合理的有限元模型。
通过ANSYS有限元分析软件计算出活塞的热负荷状态和综合应力分布，为研究活塞优化设计提供依据。
【总页数】4页(P47-49,53)【作者】侯永伟;尹健【作者单位】贵州大学机械工程学院,贵阳550003;贵州大学机械工程学院,贵阳550003【正文语种】中文【中图分类】TK422【相关文献】1.基于 ANSYS 非线性屈曲的隔膜泵活塞杆有限元分析 [J], 杨久宝2.基于ANSYS的新型内摆线柴油机连杆部件有限元分析 [J], 黎永富;张艳君3.基于Ansys的柴油机活塞温度和热应力场仿真研究 [J], 韩东;胡磊;郑卫刚4.基于ANSYS的可调行程液压缸的活塞杆有限元分析及优化 [J], 张杰;万化云;李宗靖5.基于ANSYS船用柴油机气缸体耦合场的有限元分析 [J], 宋博;杨浩洋因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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第一章绪论1.1内燃机活塞组有限元研究的背景和意义内燃机是目前世界上应用最广泛的热动力装置，它主要利用燃料燃烧释放出的热能产生有用的机械能做功。
经历了百余年的发展，内燃机领域己经取得了长足的进步。
在现今的社会中，几乎所有的交通工具均以内燃机做其核心的动力源。
回溯整个20世纪，内燃机技术的成熟推动了整个人类社会向前进步，其广泛的应用也造就了这个世纪的繁荣。
随着各种新技术的研究成果应用到发动机设计过程中，以及愈来愈严格的排放法规的现在，发动机正想着高转速，高功率和低油耗的方向发展。
功率的提高必然带来一些负面的影响。
如加重了活塞的热负荷，使得活塞的温度超过活塞材料所能承受的味道，大大降低了活塞磁疗的强度，严重时可能活塞会出现龟裂甚至烧损。
缸内爆发压力增加是活塞和缸体，缸盖承受的接卸符合增大。
可能导致活塞和缸体缸盖因强度不足而产生破坏。
此外压力升高率过大时，会产生敲缸现象，增加发动机的燃烧噪声，当提高发动机的转速以增大发动机的功率时，各个运动部件的惯性力也随着增加，使得活塞销和活塞销座的受力问题更为突出。
缸体对活塞的支撑力也增大。
于是发动机的噪声问题成为整车噪声中的主要问题【21】。
尽管转速的自己可以减少发动机的传热损失，但却同时造成发动机的NOx排放增加，在排放法规要求日益严格的今天，这一问题的得与失显得要慎重考虑。
不仅如此，还会造成摩擦损失的增加。
在满足发动机高功率设计的同时，必须要考虑发动机的温度和强度方面的要求。
发动机是一切动力装置的新章，而作为发动机关键部件的活塞又是重中之重，活塞热负荷和热强度问题的解决常常是提高征集技术水平的关键，直接影响内燃机工作可靠性和耐久性。
为了减少发动机的整机重量和提高功率，中小型柴油机几乎都采用铝合金作为材料，为了减少活塞的传热和热负荷，人们正尝试使用陶瓷作为活塞的材料。
有限元法是当今工程分析中应用最广泛的数值计算方法。
由于它的通用性和有效性，受到工程技术界的高度重视。
它不但可以解决工程中的结构分析问题，也成功地解决了传热学，流体力学，电磁学和声学等领域的问题。
有限元计算结果可以作为各类工业产品设计和想能分析的可靠依据。
使用有限元方法分析活塞模型，可以很直接的分析活塞零部件的就够强度问题。
热负荷问题，而研究分析的结果与试验箱就和将验证试验进行的有效性。
鉴于此，采用有限元技术，应用ANSYS软件，对某发动机活塞进行了温度场的数值模拟,进而了解了活塞的热负荷状态和热应力分布情况,为降低热负荷,改善热应力分布和改进设计,提高内燃机的性能与可靠性提供必要的理论依据,具有十分重要的意义。
1.2有限元分析研究的发展现状有限元方法是求解各种复杂数学物理问题的重要方法，市场了各种复杂工程问题的主要分析手段，也是进行科学研究的重要工具。
目前，国际上有90%的机械产品和装备都有采用有限元方法进行分析，进而进行设计修改和优化。
实际上有限元分析已成为替代大量食物试验的数值话“虚拟实验”，基于该方法的大量计算分析与典型的验证想试验箱结合可以做到高效率和低成本。
20世纪40年代，由于航空事业的飞速发展，对飞机结构提出了愈来愈高的要求，即重量轻，强度高，刚度好，人们不得不尽享精确的设计和计算，正是在这一背景下，逐渐在工程中产生了矩阵力学分析方法。
1941年，Hrenikoff使用“框架变形功方法”求解了一个弹性的问题，1943年，courant发表了一篇使用三角形区域的多项式函数求解扭转问题的论文，这些工作开创了有限元分析的先河。
1956年波音公司的Tumer，Clough,Martin和Topp在分析飞机就够是系统研究了离散杆，梁，三角形的单元刚到表达式，并求得盈利问题的正确解答。
1960年，Clough在处理屏幕弹性问题时，第一次提出并使用“有限元方法”的名称。
随后大量的工程师开始使用这一离散方法来处理结构分析，流体问题，热传导等复杂问题。
1970年以后，有限元方法开始应用于出来几个分析，流体问题，热传导等复杂我问题。
1970年以后，有限元方法开始应用于处理非线性和大变形问题，Oden于1972年出版了第一本关于处理非线性了连续体的专著。
在工程师研究和应用有限元方法的同时，一些数学家也在研究有限元方法的数学基础。
1943年Courant的研究了求救平衡问题的变分方法，1963年，Besseling，Melosh和Jones等人研究了有限元方法的思想原理。
我国的湖海昌于1954年推出里广义变分原理，钱伟长最先研究里拉格朗日乘子法和广义变分原理之间的冠以，冯康研究了有限元分析的精度和收敛性问题【14】。
由于有限元方法的研究在科学研究和工程分析中的作用和地位，关于有限元方法的研究已成为数值计算的主流。
目前，国际上著名的通用有限元分析软有ANSYS,ABAQUS,MSC/NASTRAN,MSC/MARC,ADINA,ALGOR,PRO/MECHANICA,IDEAS等。
1.3内燃机活塞有限元已经发展的趋势1.31内燃机与活塞的热负荷内燃机的热负荷包括两个方面的含义;其一是，内燃机的受热冷部件由于温度过高而失去工作能力。
如零部件由于高温而烧蚀，烧熔；零部件收热变形，破坏了正常的工作间隙；材料强度因高温急剧下降或硬度下降而加速磨损；高温引起润滑油结胶等。
但内燃机零部件的味道并非越多越好，作为内燃机燃烧冷部件，它必须维持一定的热状态或温度水平，以保证真诚的燃烧过程进行。
某些零件还比限定其最低的许可温度，以预防材质的冷腐蚀。
如活塞顶和第一环槽处的味道分别不能低于205℃和140℃，缸套下咽我的不能低于100℃等。
其二是，内燃机受热零部件的高周疲劳破坏和低周疲劳破坏。
它一直是偶工作循环的味道波动而产生的高周热应力，或内燃机频繁起动、停车和蝙蝠和运转而产生的低周热应力，在活塞顶部、气缸盖底部等处与有我的梯度所产生的热应力叠加，而导致热疲劳损坏。
1.32 内燃机活塞国内外研究现状活塞研究主要有传力、传热、导向、密封、减轻重量和耐磨六个方面，实际上会絮叨一定相互矛盾的问题。
有些问题如密封效果，磨损熟虑等着很难计算。
活塞的设计在很大程度上依赖于又有的大量专门的试验研究的成果和经验。
在活塞传热、温度场、应力场研究上，无论在理论分析方面还是在试验方法方面目前都已比较成熟【27】。
八十年代国外有关研究有：利用有限元法对策研究活塞进行了数值分析，他详细论述了有限元方法在柴油机活塞设计中的应用，给出了温度场、热变形、机械变形以及应力场，反映了一般柴油机活塞在这方面的变化趋势。
国内八十年代初对内燃机受热件的瞬态温度场进行了一位老外计算和有限元差分计算，对对一额吸纳工作和边界条件都十分复杂的活塞，一维数学模型就显得太粗糙，应用有很大的局限性。
九十年代，按照热疲劳和高温低周活塞寿命和安全性进行评定。
根据缸内温度和压力呈现三角波形变化的态度，采用ANSYS有限元程序对策研究性三维温度场的分析。
利用Galerkin法原理，建立了轴对称热冲击问题的有限元方程，对策研究活塞进行了数值分析，研究活塞的热冲击和热损伤机理【28】。
1.4 本文的主要研究内容的介绍活塞热负荷的解决常常是提高整机技术水平的关键，直接影响发动机工作可靠性和耐久性，而温度场的分析建立又是活塞热负荷的前提。
特别在现代发动机向高增压、高强度的方向发展的趋势下，对活塞这样的收入零件仅考虑机械负荷时远远不够的。
发动机实际运行中更多的表现为局部热负荷水平太高，超过材料的承受极限而引起热裂和烧熔等。
因此，内燃机缸内传热的计算机房设计辅助优化设计已成为一大研究课题。
热负荷水平常用零件工作的最高温度，局部不同方向的温度梯度及对应的热应力，热应变和零件局部承受的低频和高频热疲劳来评定。
本课题正是应有计算机技术，利用目前在国内十分流行的有限元分析软件ANSYS，在UG里面建立了某个发动机的活塞几何模型，基本目的是解决工程技术中受热件温度过高造成的零件破坏问题。
更进一步的目标是期望对未来的发动机早期设计在采用数值模拟方面做一些有益的探索，减少盲目的设计和实验成本。
本文的具体内容为：使用UG三维作图软件建立了活塞的实体模型，并将其导入ANSYS软件进行温度场的分析和处理，得到了内容丰富的结果数据。
依据发动机的实测示功图，按照公式，用积分方法得到了活塞顶部燃气对活塞的换热系数和环境温度。
分析活塞在缸内的受热情况，从理论上深入了解模型的简化方法，施加适当的边界条件和约束关系，计算活塞在温度等载荷条件下的温度分布。
第二章有限元热分析的理论基础2.1有限元法的简介2.11有限元法基本原理和基本流程在工程技术领域中有许多发展结构，包括复杂的几何形状、载荷作用和支承约束等。
当对这些复杂问题进行静、动态力学性能分析是，往往难以用解析方法写出其基本方程，也难以确定它们的边界条件，更求不出解析解。
对于这类工程实际问题，通常有两种分析和研究途径：一是对复杂问题进行简化，提出种种假设，最终简化为一个能够求解的问题。
这种方法由于太多的假设和简化，将导致求解不准确乃至得出错误的答案。
另一种方法是尽可能保留问题的各种实际工况，寻求近似的数值解。
在计算机技术和数值计算方法飞速发展的今天，后者已经成为较为现实而又非常有效的选择。
在众多的近似分析方法中，有限元法是最为成功和运用最为广泛的方法[32]。
有限元单元法的基本思想是将连续的求解区域离散为一组有限个、且按一定方式相互联结在一起的单元的组合体。
由于单元能按不同的联结方式组合，且单元本身有可以有不同的形状，因此可以模拟化几何形状复杂的求解域。
有限元法作为数值分析方法的另外一个重要特点就是利用在每个单元内加速的金属函数来分片的表示全求解域上的带球的未知场函数。
单元内的近似函数通常由未知场函数及其导数在单元的各个节点的数值和其插值函数来表达。
这样一来，一个问题的有限元分析中，未知场及其导数在各个节点上的数值就成为新的未知量（也即自由度），从而使一个连续的有限元自由度问题变成离散的有限元自由度问题。
一经求解出这些未知量，就可以通过插值函数计算出各个单元每场函数的近视值，从而的到整个求解域内的近似解。
显然随着单元数码得到增加，也即单元尺寸的缩小，或者随着电影自由度的增加及插值函数精度的提高，解的近似程度将不断改进。
如果单元是满足收敛要求的，近似解最后收敛于精确解。
概括地说，利用有限元法处理活塞温度分析的基本思路就是将一个连续的整体进行离散化,分割成彼此用节点相连接的有限个单元,建立单元的泛函叠加而得到的整个结构的泛函关于温度的表达式,再由求泛函极值的方法,得到以结构节点温度为未知数的线性方程组,解之可以求得结构节点的温度值[29-31]。
完整的有限元法的基本流程图如下图所示：2.1.2有限元法的优缺点有限元法的优点是显而易见的，其主要是【34】：（1）概念浅显，易于掌握，既可以从直接的物理模型来理解，也可以按严格的数量逻辑来研究；（2）适应性强，应用范围广，不仅能成功地分析具有复杂边界条件、非线性、非均质材料、动力学等难题，而且还可以推广到解答数理方程中的其它边值问题，如热传导、电磁场、流体力学等问题；（3）由于前处理和后处理技术的发展，可以进行大量方案的比较分析，并迅速用图形表示计算结果，从而有利于对工程方案进行优化。