柴油机的零部件中,机体是铸造的箱体零件,构成柴油机的骨架,支撑和固定着柴油机的所有运动部件,使其在工作时保持相对准确的位置。机体的可靠性对整个柴油机的性能有着重要的影响,在设计过程中必须进行深入地分析和计算,对结构强度和刚度有一个较为准确的估计,以便合理地改进和优化设计方案,取得令人满意的设计效果。柴油机机体的强度分析和优化设计技术一直是柴油机零部件研究的难点,不仅因为它尺寸大,而且受力复杂,建立机体的计算模型有一定的困难。随着计算机软硬件技术的发展,对机体进行有限元分析己成为辅助设计的重要手段。有限元法是一种通用的数值分析方法,是目前研究复杂结构受力问题最为可靠和有效的手段。本文应用模态分析理论和有限元技术,对珀金斯3100柴油机机体的自由模态和三缸最大爆发压力工况下机体的变形和应力分布情况进行了研究。在Pro/E软件平台上建立了机体的三维实体模型,并对其进行了合理的简化,在PATRAN软件中选用六面体单元对机体三维实体模型进行了手动网格划分,建立了机体的有限元模型。采用工程上常用的Lanczos法计算出机体自由模态的固有频率和振型,通过振型分析,找到机体振动的薄弱部位,为优化机体的结构设计提供了理论参考。在模态分析的基础上,考虑柴油机的稳态工作状况,以气缸燃气压力、活塞连杆机构运动的惯性力和活塞侧压力等为主要因素,确定机体所受的激励力,利用NASTRAN解算器对3100柴油机机体进行了应力和变形计算,并根据计算结果进行了强度校核,分析结果对机体设计和机体结构的优化具有重要的指导意义。