CN112380649A - 一种内燃机活塞-缸套摩擦副动力学与摩擦学耦合的建模方法 - Google Patents

一种内燃机活塞-缸套摩擦副动力学与摩擦学耦合的建模方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种内燃机活塞‑缸套摩擦副动力学与摩擦学耦合的建模方法，其包括如下步骤：步骤S1，建立内燃机的参数化几何模型；步骤S2，定义全局参数、变量、函数、探针；步骤S3，添加物理场；步骤S4，设置内燃机缸套、活塞顶部、活塞裙部、活塞销、连杆、曲柄等构件以及润滑油的材料属性；步骤S5，网格划分；步骤S6，设置各物理场属性和边界条件；步骤S7，确定物理场耦合关系，建立多物理场耦合模型；步骤S8，对所建多物理场耦合模型进行瞬态求解；步骤S9，动力学与摩擦学特性分析。本发明考虑了内燃机活塞‑缸套系统动力学与摩擦学的耦合作用，使得结果更加接近实际情况，并易于实现多因素、多学科集成和扩展。

Description

一种内燃机活塞-缸套摩擦副动力学与摩擦学耦合的建模 方法
技术领域
本发明涉及内燃机动力学与摩擦学研究领域，尤其是一种内燃机活塞-缸套摩擦副动力学与摩擦学耦合的建模方法。
背景技术
在当前和未来一段时间内，内燃机仍然是乘用车、商用车和船舶的主要动力装置。随着发动机燃油经济性要求的提高，以及发动机朝着紧凑化、轻量化及高功率密度水平方向的发展，内燃机关键摩擦副的低摩擦和可靠性设计成为人们日益关注的重点。在内燃机的活塞-缸套，曲柄主轴承，连杆大、小端轴承，活塞销轴承等多个摩擦副中，活塞总成摩擦损失占内燃机总功率损失的最大部分，这主要是由活塞环和活塞裙部与缸套的相对运动引起的。另外，活塞裙部还与活塞拍打噪声、振动和耐久性密切相关。因此，深入研究活塞裙部-缸套系统动力学与摩擦学特性对优化活塞设计参数使得发动机以低油耗、低噪音和低排放的最佳运转具有重要意义。
然而，长期以来，由于内燃机活塞-缸套系统特殊的结构形式和复杂的受力状况，理论研究难度较大，其摩擦学和动力学行为的分析是在两个独立的领域里分别进行的。此外，有学者通过将活塞-缸套系统视为一个二自由度系统，选取活塞在裙座顶部和底部的侧向位移作为系统的自由度，通过活塞裙部力和力矩的平衡，得到活塞二次运动的控制微分方程组，以此建立活塞的动力学模型来研究活塞的二阶运动和润滑特性，但这种耦合分析方法很难考虑其他因素的影响(如连杆惯性、构件柔度等)。另外，大多数学者只是针对单个的摩擦副进行研究，由于通过经典力学方法构建的考虑多摩擦副的动力学模型极其复杂，润滑模型求解计算量巨大，而对多摩擦副之间的性能依赖行为缺少研究。
发明内容
为了解决上述问题，本发明以内燃机活塞-缸套摩擦副为研究对象，基于COMSOL多物理场仿真软件，设计了一种内燃机活塞-缸套摩擦副动力学与摩擦学耦合方法，以开展其润滑机理、润滑模型的深入研究。该发明方法方便实现摩擦学与多体动力学耦合作用，便于同时考虑多摩擦副之间的性能依赖行为，易于实现多因素、多学科集成和扩展。其采用的技术方案如下：
一种内燃机活塞-缸套摩擦副动力学与摩擦学耦合的建模方法，包括如下步骤：
步骤S1，基于COMSOL多物理场仿真软件，建立内燃机的参数化几何模型：包括活塞、缸套、活塞销、连杆、曲柄的几何尺寸及质心位置，活塞销的偏置结构参数；
步骤S2，定义全局参数、变量、函数、探针；
步骤S3，添加物理场；
步骤S4，设置内燃机缸套、活塞顶部、活塞裙部、活塞销、连杆、曲柄等构件以及润滑油的材料属性；
步骤S5，网格划分，划分网格之前采用虚拟操作忽略部分边界，根据各个物理场的需要采用结构化网格或自由四面体网格进行网格划分并进行网格细化；
步骤S6，设置各物理场属性和边界条件；
步骤S7，确定物理场耦合关系，建立多物理场耦合模型；
步骤S8，对所建多物理场耦合模型进行瞬态求解；
步骤S9，动力学与摩擦学特性分析：包括活塞的二阶运动幅值与周期性变化，活塞侧推力、摩擦力、摩擦功率损失的瞬态分析，活塞裙部油膜压力分布、油膜厚度分布的瞬态分析，最小油膜厚度周期性变化，以及活塞裙部与缸套在极端工况下发生的微凸体接触力的大小与发生时刻的瞬态分析；
优选地，所述步骤S1中，为了网格的方便和突出主要问题，建立模型时忽略连接螺栓、垫块、螺母、衬套等构件，建立简化的内燃机参数化几何模型。
优选地，所述步骤S2中，定义的全局参数、变量、函数、探针主要包括：曲柄转速、配缸间隙、燃烧压力、活塞型线、摩擦力、微凸体接触、活塞二阶运动等。
优选地，所述步骤S3中，物理场包括多体动力学物理场，薄膜流动、壳物理场。
优选地，所述步骤S4中，根据缸套、活塞顶部、活塞裙部、活塞销、连杆、曲柄等零部件的材料，从材料库中添加对应的材料属性；对于活塞裙部润滑区域，根据选用的润滑油型号输入相应的动力粘度和密度。
优选地，所述步骤S5中，薄膜流动、壳物理场边界采用映射结构化网格，大小控制为极细化网格，几何形函数阶次采用二次，多体动力学物理场对几何形状规则的零部件使用扫掠结构化网格划分，剩余域使用用户自定义的自由四面体网格，并设置合适的最大单元大小进行网格细化，保证求解效率与精度。
优选地，所述步骤S6中，在多体动力学物理场选择缸套、活塞、活塞销、连杆、曲柄等零部件作为刚性域，添加刚性域的质量和惯性矩，修改质心位置，对缸套刚性域添加固定约束，对活塞裙部和活塞销添加固定关节，对活塞销与连杆大端、连杆小端与曲柄、曲柄与固定依次施加铰链关节，各个关节中心和关节轴根据实际情况选定，对活塞顶部边界添加燃烧压力边界载荷；在薄膜流动、壳物理场中，选择活塞裙部作为润滑区域，设置润滑边界并指定润滑油的初始压力值为零。
优选地，所述步骤S7中，多物理场耦合模型为多体动力学与摩擦学的耦合，活塞裙部与缸套之间存在配缸间隙，该间隙中充满润滑油，润滑油提供承载力支撑活塞的往复直线运动与二阶运动，其中，活塞的二阶运动直接影响润滑油的油膜厚度，根据雷诺方程油膜厚度改变导致油膜压力改变，而油膜压力又会反过来影响活塞的动力学行为，因此，活塞的动力学特性与摩擦学特性具有强耦合的相互作用；在薄膜流动、壳物理场中，输入油膜厚度的表达式，将配缸间隙、型线、活塞二阶运动的影响写入，同时修改油膜速度，主要包括往复直线运动速度以及活塞对润滑油的挤压速度；在多体动力学物理场中，将薄膜流动，壳物理场计算得到的油膜压力通过边界载荷施加到活塞裙部，油膜剪切引起的摩擦力以及微凸体接触的影响同样通过边界载荷作用于活塞裙部。
优选地，所述步骤S8中，通过瞬态求解器进行全耦合求解，时间步进采用向后差分公式，最大BDF阶次为5，最小BDF阶次为2，采用向后欧拉法进行一致初始化，约束求解器的最大步长，非线性方法采用自动(牛顿)法。
优选地，所述步骤S9中，通过定义探针来获取活塞二阶运动、活塞侧推力、最小油膜厚度、摩擦力等的周期性变化。
本发明的有益效果为：1.方便实现摩擦学与多体动力学的耦合，与实验与编程方法得到的结果数据都有非常好的拟合效果，保证了仿真结果的准确性；2.通过多物理场耦合模型的计算仿真，可对活塞-缸套摩擦副的动力学特性和润滑特性进行针对性分析，对于优化活塞的结构参数，降低发动机摩擦功耗、减小磨损、控制摩擦失效、降低排放以及提高发动机摩擦副质量、延长使用寿命和增加结构可靠性都有重要的作用；3.在该方法的基础上，便于同时考虑多摩擦副之间的性能依赖行为，易于实现多因素、多学科的集成和扩展。
附图说明
图1：本发明内燃机几何模型的结构示意图；
图2：燃烧压力曲线；
图3：活塞型线；
图4：内燃机活塞-连杆-曲柄装配结构的有限元模型；
图5：活塞-连杆-曲柄内部结构有限元模型；
图6：内燃机活塞裙部润滑区域的网格划分模型图；
图7：活塞质心的横向位移图；
图8：活塞质心的偏摆角变化图；
图9：活塞裙部油膜压力分布图；
图10：活塞裙部微凸体接触压力分布图；
图11：活塞侧推力变化曲线图；
图12：最小油膜厚度变化曲线图；
图13：摩擦力变化曲线图；
图14：摩擦功率损失变化曲线图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
如图1至图14所示，本发明提供一种内燃机活塞-缸套摩擦副动力学与摩擦学耦合的建模方法，该方法基于COMSOL多物理场仿真软件，其主要包括构建内燃机参数化几何模型，定义参数、变量、函数、探针，设置零部件材料属性，添加物理场，设置物理场属性和边界条件，建立多物理场耦合模型，划分网格，设置研究属性、提交计算及后处理，具体步骤如下：
步骤S1，进行参数化建模，建立内燃机的几何模型；
本例依次构建了内燃机活塞2、活塞销3、缸套1、连杆4、曲柄5等零部件，其中Thrust side(TS)为缸套1内壁的推力壁，Anti-thrust side(ATS)为缸套1内壁的对向推力壁，图中各个零部件的尺寸和结构参数如下表1，这来源于一个实际应用的内燃机，为了网格的方便和突出主要问题，建立模型时忽略连接螺栓、垫块、螺母、衬套等构件，并构建三个点分别作为活塞2、连杆4、曲柄5的质心，最后将它们形成装配体；
表1几何参数表：
Figure BDA0002772160250000061
Figure BDA0002772160250000071
步骤S2，定义全局参数、变量、函数、探针；表2为全局参数表，主要包括：曲柄转速、配缸间隙、润滑油属性、表面粗糙度、各零部件质量及转动惯量；表3为变量表，各个变量的具体计算会在其他步骤应用时表达；
表2全局参数表
Figure BDA0002772160250000072
Figure BDA0002772160250000081
表3变量表
变量名称 含义
θ 曲柄转角
PG 燃烧压力
PC 微凸体接触力
h<sub>skt</sub> 活塞型线
FrictionZ 油膜剪切摩擦力
MicroContactFricZ 微凸体接触摩擦
h<sub>1</sub> 缸套横向位移
e<sub>0</sub> 活塞质心的横向位移
γ 活塞质心的偏摆角
燃烧压力曲线，通过插值函数绘制，如图2所示，插值点数据来源于实验，本例是在曲柄转速6000r/min的前提下获得的；型线通过分段函数绘制，如图3所示，型线表达式是通过一个真实的活塞2裙部型线拟合得到；探针和探求的分别是活塞2在裙座顶部和底部的侧向位移，另外还需通过全局探针探求活塞2的往复直线运动的速度；
步骤S3，添加物理场，物理场包括多体动力学物理场和薄膜流动、壳物理场；多体动力学物理场选择所有域，薄膜流动、壳物理场选择活塞裙部边界；
步骤S4，设置内燃机缸套1、活塞2顶部、活塞2裙部、活塞销3、连杆4、曲柄5等构件以及润滑油的材料属性；针对内燃机各个零部件材料从材料库中选择合适的材料，根据活塞裙部润滑油型号，输入相应的动力粘度以及密度；
步骤S5，网格划分，划分网格之前采用虚拟操作忽略部分边界，根据各个物理场的需要采用结构化网格或自由四面体网格进行网格划分并进行网格细化；对薄膜流动、壳物理场边界采用映射结构化网格，定制最大的网格单元大小；对缸套部件采用扫掠结构化网格进行划分，大小控制为超细化网格，对剩余域采用四面体网格进行网格划分，同样根据需要控制单元大小；
步骤S6，设置多体动力学物理场，薄膜流动、壳物理场的属性和边界条件；在多体动力学物理场选择缸套1、活塞2、活塞销3、连杆4、曲柄5等零部件分别作为刚性域1、2、3、4、5，添加各个刚性域的质量和惯性矩，具体数值为上述参数表2所示，修改质心位置，将几何中构建的三个点分别作为活塞2、连杆4、曲柄5的质心，对缸套刚性域添加固定约束，对活塞2裙部和活塞销3刚性域添加固定关节，对活塞销3与连杆4大端、连杆4小端与曲柄5、曲柄5与固定依次施加铰链关节1，2，3，根据实际选择关节中心和关节轴方向，对活塞顶部边界添加燃烧压力边界载荷，压力值为变量PG，其值如图2燃烧压力曲线所示；在薄膜流动、壳物理场中，选择活塞裙部作为润滑区域，设置润滑边界并指定润滑油的压力初始值为零；
步骤S7，确定物理场耦合关系，建立多物理场耦合模型；多物理场耦合模型为多体动力学与摩擦学的耦合，活塞的动力学特性与摩擦学特性具有强耦合的相互作用；在薄膜流动、壳物理场中，油膜厚度的表达式[1,2]为
Figure BDA0002772160250000101
其中，x、y、z为坐标，c为配缸间隙，hskt为型线变量，et为活塞顶部的侧向位移，eb为活塞底部的侧向位移，α为周向角坐标，d(α,y,t)为弹性变形和热变形；油膜速度主要包括往复直线运动速度以及活塞对润滑油的挤压速度，通过修改壁速度根据壁位移计算施加或通过变量表达式的形式施加；在多体动力学物理场中，将薄膜流动，壳物理场计算得到的油膜压力(内置变量tffs.p)通过边界载荷2施加到活塞裙部边界，载荷类型为压力；将微凸体接触力(变量PC)通过边界载荷3施加到活塞裙部边界，载荷类型为压力；将油膜剪切引起的摩擦力(变量FrictionZ)以及微凸体接触引起的摩擦力(变量MicroContactFricZ)同样通过边界载荷4作用于活塞裙部边界，载荷类型为总力，施加于z向；
步骤S8，对所建多物理场耦合模型进行瞬态求解；通过瞬态求解器进行全耦合求解，时间步进采用向后差分公式，最大BDF阶次为5，最小BDF阶次为2，采用向后欧拉法进行一致初始化，约束求解器的最大步长，非线性方法采用自动(牛顿)法；
步骤S9，动力学与摩擦学特性分析：包括活塞的二阶运动幅值与周期性变化，活塞侧推力、摩擦力、摩擦功率损失的瞬态分析，活塞裙部油膜压力分布、油膜厚度分布的瞬态分析，最小油膜厚度周期性变化，以及活塞裙部与缸套在极端工况下发生的微凸体接触力的大小与发生时刻的瞬态分析；
优选的，所述步骤S1中，其几何参数来源于一个真实的内燃机，由于参数化建模，各个建模参数均可修改，这可为分析其他功率和型号的内燃机动力学与摩擦学特性带来极大便利。
优选的，所述步骤S2中，曲柄转速、动力粘度、粗糙度值等参数均可根据实际情况进行修改，一个周期的燃烧压力曲线通过插值函数构建，数值大小来源于实验测得，活塞的型线通过分段函数构建，上述参数、变量、函数的改变(如不同的曲柄转速、润滑油粘度大小、型线的凸点位置与曲率大小等)均会对活塞的摩擦学特性与动力学特性产生影响，具体的影响情况均可通过本发明的建模方法进行分析研究。
优选的，所述步骤S4中，由于内燃机工作在高温环境下，必然会影响润滑油的润滑特性，若要考虑润滑油的粘温特性可根据Vogel粘度分析模型[3]通过变量表达式的方法进行耦合，来考虑这部分的影响；粘压特性可采用类似的方法进行扩展。
优选的，所述步骤S5中，在网格划分时对润滑油膜区域采用结构化网格划分，最大单元大小控制为极细化网格，几何形函数阶次采用二次，通过与其他密度与阶次的网格划分结果对比，这可在保证计算的精度的基础上，提高求解效率；
优选的，所述步骤S6中，在本实验例中对缸套刚性域直接添加了固定约束，内燃机的实际工作中缸套必然发生振动，若需考虑缸套主振动的影响，可将固定约束禁用，给定缸套的质量、刚度、阻尼，对缸套施加油膜反力并将缸套振动引起的间隙变化(变量h1)[4]扩展到油膜厚度表达式中，进行耦合分析；若还需考虑缸套次震动以及活塞窜动的对活塞动力学与摩擦学特性的影响可通过同样的方法进行扩展。
优选的，所述步骤S7中，活塞二阶运动(横向位移与偏摆)在某些工况下振幅过大，而润滑油承载能力不够，会导致润滑油膜破裂，使得活塞与缸套发生微凸体接触，在多体动力学物理场中施加的边界载荷3，值为变量PC，考虑的就是这部分的影响，变量的计算根据Greenwood&Tripp的微凸体接触模型[5]；在多体动力学物理场中施加的边界载荷4，值为变量FrictionZ和MicroContactFricZ，这考虑的是摩擦力对活塞的影响，包括润滑油的剪切摩擦和微凸体接触摩擦,摩擦力变量(FrictionZ，MicroContactFricZ)表达式的计算根据文献[6，7]；活塞裙部润滑油膜的压力最高可达20MPa，这必然会导致活塞裙部发生弹性变形，从而影响油膜厚度大小，若还需考虑此部分，可将活塞刚性域禁用，用柔性连接件替代，将活塞视为柔性体，并在薄膜流动、壳物理场中将额外的壁位移改为来源于多体动力学物理场的位移场选项，来考虑弹性变形的影响；活塞在高温环境下工作，承受很大的热负荷发生热变形，热变形对油膜厚度的影响可根据相应理论对油膜厚度表达式进行扩展，从而考虑热变形的耦合影响。
优选的，所述步骤S9中，活塞动力学和摩擦学特性中，活塞的二阶运动通过全局变量探针得到，活塞侧推力、摩擦力、摩擦功率损失通过非局部耦合下的积分耦合算子得到，最小油膜厚度通过非局部耦合下的最小值耦合算子得到。
综上所述，本发明构建的内燃机活塞-缸套摩擦副动力学与润滑耦合高保真模型对研究不同工况下的活塞二阶运动规律，仿真模拟活塞销偏置、曲柄偏置、配缸间隙、活塞型线凸点位置和曲率大小等参数对活塞撞击噪声和润滑性能的影响，优化活塞裙部的设计参数，扩展变惯量、润滑状态、表面微观形貌等因素影响，分析活塞-缸套系统的动力学与摩擦学特性耦合影响，并在此润滑模型的基础上分析内燃机多摩擦副的性能依赖行为，实现多因素、多学科集成和扩展，降低发动机摩擦功耗、减小磨损、控制摩擦失效、降低排放以及提高发动机摩擦副质量、延长使用寿命和增加结构可靠性具有重要意义。
上面以举例方式对本发明进行了说明，但本发明不限于上述具体实施例，凡基于本发明所做的任何改动或变型均属于本发明要求保护的范围。
引用文献
[1]Meng X,Xie Y.A new numerical analysis for piston skirt–linersystem lubrication considering the effects of connecting rod inertia[J].Tribology International,2012,47(none):235-243.
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[5]Greenwood J,Tripp J.The contact of two nominally flat roughsurfaces.Proc Inst Mech Eng 1970；185:625–33.
[6]Patir N,Cheng H.An average flow model for determining effects ofthreedimensional roughness on partial hydrodynamic lubrication.J Tribol 1978；100:12–7.
[7]Patir N,Cheng H.Application of average flow model to lubricationbetween rough sliding surfaces.J Tribol 1979；101:220–9.

Claims (10)

1.一种内燃机活塞-缸套摩擦副动力学与摩擦学耦合的建模方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1，基于COMSOL多物理场仿真软件，建立内燃机的参数化几何模型：包括缸套、活塞、活塞销、连杆、曲柄的几何尺寸及质心位置，活塞销的偏置结构参数；
步骤S2，定义全局参数、变量、函数、探针；
步骤S3，添加物理场；
步骤S4，设置内燃机缸套、活塞顶部、活塞裙部、活塞销、连杆、曲柄等构件以及润滑油的材料属性；
步骤S5，网格划分，划分网格之前采用虚拟操作忽略部分边界，根据各个物理场的需要采用结构化网格或自由四面体网格进行网格划分并进行网格细化；
步骤S6，设置各物理场属性和边界条件；
步骤S7，确定物理场耦合关系，建立多物理场耦合模型；
步骤S8，对所建多物理场耦合模型进行瞬态求解；
步骤S9，动力学与摩擦学特性分析：包括活塞的二阶运动幅值与周期性变化，活塞侧推力、摩擦力、摩擦功率损失的瞬态分析，活塞裙部油膜压力分布、油膜厚度分布的瞬态分析，最小油膜厚度周期性变化，以及活塞裙部与缸套在极端工况下发生的微凸体接触力的大小与发生时刻的瞬态分析。
2.根据权利要求1所述的一种内燃机活塞-缸套摩擦副动力学与摩擦学耦合的建模方法，其特征在于：所述步骤S1中，为了网格的方便和突出主要问题，建立模型时忽略连接螺栓、垫块、螺母、衬套等构件，建立简化的内燃机参数化几何模型。
3.根据权利要求1所述的一种内燃机活塞-缸套摩擦副动力学与摩擦学耦合的建模方法，其特征在于：所述步骤S2中，定义的全局参数、变量、函数、探针主要包括：曲柄转速、配缸间隙、燃烧压力、活塞型线、摩擦力、微凸体接触、活塞二阶运动等。
4.根据权利要求1所述的一种内燃机活塞-缸套摩擦副动力学与摩擦学耦合的建模方法，其特征在于：所述步骤S3中，物理场包括多体动力学物理场，薄膜流动、壳物理场。
5.根据权利要求1所述的一种内燃机活塞-缸套摩擦副动力学与摩擦学耦合的建模方法，其特征在于：所述步骤S4中，根据缸套、活塞顶部、活塞裙部、活塞销、连杆、曲柄等零部件的材料，从材料库中添加对应的材料属性；对于活塞裙部润滑区域，根据选用的润滑油型号输入相应的动力粘度和密度。
6.根据权利要求1所述的一种内燃机活塞-缸套摩擦副动力学与摩擦学耦合的建模方法，其特征在于：所述步骤S5中，薄膜流动、壳物理场边界采用映射结构化网格，大小控制为极细化网格，几何形函数阶次采用二次，多体动力学物理场对几何形状规则的零部件使用扫掠结构化网格划分，剩余域使用用户自定义的自由四面体网格，并设置合适的最大单元大小进行网格细化，保证求解效率与精度。
7.根据权利要求1所述的一种内燃机活塞-缸套摩擦副动力学与摩擦学耦合的建模方法，其特征在于：所述步骤S6中，在多体动力学物理场选择缸套、活塞、活塞销、连杆、曲柄等零部件作为刚性域，添加刚性域的质量和惯性矩，修改各自质心位置，对缸套刚性域添加固定约束，对活塞裙部和活塞销添加固定关节，对活塞销与连杆大端、连杆小端与曲柄、曲柄与固定依次施加铰链关节，各个关节中心和关节轴根据实际情况选定，对活塞顶部边界添加燃烧压力边界载荷；在薄膜流动、壳物理场中，选择活塞裙部作为润滑区域，设置润滑边界并指定润滑油的初始压力值为零。
8.根据权利要求1所述的一种内燃机活塞-缸套摩擦副动力学与摩擦学耦合的建模方法，其特征在于：所述步骤S7中，多物理场耦合模型为多体动力学与摩擦学的耦合，活塞裙部与缸套之间存在配缸间隙，该间隙中充满润滑油，润滑油提供承载力支撑活塞的往复直线运动与二阶运动，其中，活塞的二阶运动直接影响润滑油的油膜厚度，根据雷诺方程油膜厚度改变会导致油膜压力改变，而油膜压力又会反过来影响活塞的动力学行为，因此，活塞的动力学特性与摩擦学特性具有强耦合的相互作用；在薄膜流动、壳物理场中，输入油膜厚度的表达式，将配缸间隙、型线、活塞二阶运动的影响写入，同时修改油膜速度，主要包括往复直线运动速度以及活塞对润滑油的挤压速度；在多体动力学物理场中，将薄膜流动，壳物理场计算得到的油膜压力通过边界载荷施加到活塞裙部，油膜剪切引起的摩擦力以及微凸体接触的影响同样通过边界载荷作用于活塞裙部。
9.根据权利要求1所述的一种内燃机活塞-缸套摩擦副动力学与摩擦学耦合的建模方法，其特征在于：所述步骤S8中，通过瞬态求解器进行全耦合求解，时间步进采用向后差分公式(BDF)，最大BDF阶次为5，最小BDF阶次为2，采用向后欧拉法进行一致初始化，约束求解器的最大步长，非线性方法采用自动(牛顿)法。
10.根据权利要求1所述的一种内燃机活塞-缸套摩擦副动力学与摩擦学耦合的建模方法，其特征在于：所述步骤S9中，通过定义探针和非局部耦合来获取活塞二阶运动、活塞侧推力、最小油膜厚度、摩擦力、摩擦功率损失等的周期性变化。
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