OS-E：0020 インライン-4エンジンヘッド

様々な荷重条件下のシリンダーヘッドの構造解析は、OptiStructを使った有限要素解析によって行うことができます。エンジンの各動作プロセスに関するそれぞれの解析を組み合わせた結果は主として、2つのパートに分けられます。

ガスケットシーリングの能力は主に、シリンダーヘッドの内部構造上の最大外部荷重のソースであるボルトのプレストレスに依存します。

ガスケットの盛り上がった部分にかかる最も弱い接触圧力の位置は、熱応力またはひずみの効果の結果として移動されることがあり、これは圧力の増大とガスの漏れを生じる場合があります。

上記の使用ケースをベースとし、図 1に示すAltairインライン-4エンジンブロックモデルについて、非線形静解析が行われます。3次元プリテンションボルト、ガスケット材料のモデリング、摩擦接触やボア変形といった主な特徴に着目します。

注: モデルには孤立グリッドがいくつか存在しており、H3Dの結果をHyperViewにプロットした際にコンター結果に若干の違いが生じる可能性があります。結果がこのドキュメントで説明されているものと異なる場合は、孤立グリッドをHyperViewでマスクしてから、再度コンターをプロットしてください。

モデルファイル

必要なモデルファイルのダウンロードについては、モデルファイルへのアクセスを参照してください。

この例で使用されているモデルファイルには以下のものが含まれます：

NLSTAT_ALTAIR_PWT.zip

解析手順は、エンジンの様々な運転プロセスをシミュレーションするための重ね合わせ原理により、さらに3つの荷重ステップに分けることができます。したがって、構造解析はこれら3つの荷重ステップの出力で構成されます。

線形材料プロパティは：

アセンブリ荷重: エンジンにかかる荷重の大部分がアセンブリ荷重です。これは主としてボルトのプレストレスで、エンジンの内部パートからガスが漏れるのを防ぐという重要な役割を担っています。
熱荷重: 熱荷重の場合、シリンダーヘッド構造の熱応力 / ひずみを計算するために、所定の熱解析の結果による節点温度が2つ目のシリンダーヘッドのFEMモデルの対応する全節点に割り当てられます。

図 3. ガス圧

点火プラグの着火の結果として生成されたガス圧は、燃焼室のサーフェスにかかります。しかしながら、ガス圧の大きさは、サイクルの期間によってことなります。定常状態解析において、平均ガス圧は、ここでのシミュレーションの荷重条件に導入されます。

非線形静解析材料プロパティは：