高性能气门弹簧疲劳仿真及实验分析

气门弹簧是发动机的重要配件之一,其寿命的长短直接影响发动机的工作效率。本文旨在通过数值仿真与实验分析的方法,研究高性能气门弹簧的疲劳特性。首先,采用耦合式有限元法对气门弹簧进行静态分析、疲劳分析和模态分析,然后,通过实验分析疲劳试验后弹簧相关的断口形貌、残余应力、微观组织特征以及材料成分,对弹簧发生疲劳断裂的原因进行综合分析。结果表明:弹簧为典型的疲劳断裂,弹簧内侧为易疲劳区;仿真弹簧刚度与实验所测刚度误差为2.32%,仿真断裂位置和疲劳寿命与疲劳试验结果也基本一致;回火处理对冷卷绕簧引入的残余应力消除程度不够是弹簧疲劳断裂的主要原因;加工制造过程中可能存在造成晶间腐蚀的因素,导致弹簧先沿晶腐蚀后再疲劳断裂。本文的研究结果对于提高气门弹簧的疲劳寿命,优化气门系统的设计具有一定的参考价值。