基于有限元仿真的船用单缸柴油机排气管开裂分析及改进

针对某船用单缸柴油机排气管在试验过程中出现开裂的问题,采用有限元方法,考虑材料的非线性因素,对排气管部件进行约束模态计算及热机耦合和振动疲劳计算,分析引起排气管开裂的主要原因。结果表明:排气管开裂位置受温度梯度影响,处于应力集中的薄弱区域,当振动幅度较大时,安全系数过小,易发生疲劳破坏。通过在管接部件上增加支撑提高刚度,减小排气管振动,避免了排气管疲劳开裂。后续试验验证了改进措施有效。     

基于FEMFAT的柴油机活塞低周热疲劳寿命预测

我们应用abaqus有限元分析软件,对某型柴油机活塞进行了起停工况下活塞温度场、材料高温下塑性及蠕变性能的应力应变场计算。采用FEMFAT疲劳分析软件进行了活塞低周热疲劳寿命的预测,分别考虑了疲劳及蠕变损伤的影响,为柴油机活塞的研发及结构改进设计提供参考。     

基于流固耦合计算的柴油机缸盖热-机械疲劳分析研究

以一台重载车用柴油机为研究对象进行了缸内燃烧和冷却水套的三维CFD计算、缸盖温度场流固耦合计算、缸体-缸盖耦合热-机械应力分析、缸盖低周和高周疲劳预测分析,提出了完整的多场耦合进行缸盖结构强度和疲劳寿命计算分析的方法。计算结果表明:缸盖温度场的计算值与缸盖底板温度场的测量值一致,缸盖计算预测的疲劳危险区与实际缸盖裂纹产生的位置一致。针对原机存在的排气道裂纹问题,提出了两种优化方案。研究结果表明:增加壁厚之后,裂纹处的应力从245MPa降至230MPa,而将缸盖材料从灰铁更换为蠕铁后,应力也得到明显下降。     

加载速率对3OCr1Mo1V汽轮机转子钢低周疲劳特性的影响

以30Cr1MolV汽轮机转子钢为研究材料,选取0.1%/s、0.3%/s和0.5%/s的加载速率,采用控制总应变的方法,在RDL 05电子蠕变疲劳试验机上研究了加载速率对材料低周疲劳特性的影响.同时,还提出在538℃下加载速率对30Cr1Mo1V汽轮机转子钢应力和低周疲劳寿命影响的关系式以及低周疲劳寿命与总应变幅值的关系式.结果表明:在538℃时,随着加载速率的提高,转子钢循环应力增大,低周疲劳寿命延长;在同一应变下,加载速率越大,所对应的应力幅值越大;随着应变幅值的增大,应力增大,低周疲劳寿命缩短.     

排气管断裂故障的分析及改进

柴油机排气管的受力状态较为复杂,既因为高温排气影响承受较大热应力,又因为支撑增压器等零部件而承受较大的振动载荷,所以破坏风险较大。本文对某轻型柴油机耐久试验中出现的排气管断裂故障进行了详细分析,结合仿真分析方法及材料分析方法,系统地阐述了排气管断裂的产生原因。最后提出了改进建议,并对改进方案进行了仿真和试验验证,为今后排气管的设计提供了参考依据。     

船用柴油机缸盖疲劳破坏有限元分析及改进

针对某船用大功率柴油机缸盖在液压平台试验中的疲劳破坏问题,建立了被试组件离散模型,并进行了结构疲劳强度有限元分析。分析表明:缸盖内部区域结构强度相对薄弱,进排气道圆角处出现应力集中,在承受交变载荷时应力幅过大,容易出现裂纹。结合仿真分析结果,提出了缸盖结构优化方案,并进行了疲劳试验。试验结果表明:改进方案有效提高了该型缸盖的疲劳强度。     

汽轮机转子初始裂纹高周疲劳安全性分析方法及其在焊接转子中的应用

介绍了汽轮机转子高周疲劳寿命的设计方法.提出了汽轮机转子初始裂纹高周疲劳安全性的分析方法,转子高周疲劳的平均应力σm、应力幅σA和应力强度因子范围AKI的计算方法以及转子钢疲劳裂纹扩展门槛值△KR的经验计算公式.给出了汽轮机转子初始裂纹高周疲劳安全性的分析思路、分析方法、评价判据以及半转速1 000 MW核电汽轮机焊接低压转子的高周疲劳安全性分析应用实例.结果表明:转子初始裂纹高周疲劳分析方法能够应用于汽轮机转子的安全性评价,并可以为汽轮机转子的结构优化和长周期安全运行提供依据.     

发动机增压器隔热罩的设计与仿真

基于柴油机增压器隔热罩故障模式,进行理论分析与仿真,对原结构增压器隔热罩进行模态和应力对比分析,得出当前应用增压器隔热罩存在风险。设计新型的增压器隔热罩,满足轻量化的设计要求,并且经过仿真计算隔热罩应力和模态满足要求。通过对比试验,新型隔热罩振动速度更低,新型增压器隔热罩具备优越性。仿真与测试结果表明,柴油机增压器隔热罩系统质量变化对的测试结果影响较大。     

某型燃机支承环故障诊断分析及改进措施

针对某型燃气轮机支承环在试验过程中发生断裂、掉块故障,分别进行了强度计算、振动模态分析、低循环疲劳寿命分析以及断口分析。综合分析结果表明：支承环故障属于高低周复合疲劳;焊缝和螺纹处应力集中导致应力过大而开裂;采取把周向焊缝取消,将月牙板和罩壳一体设计及降低应力集中等措施,排除故障。     

表面硬化滚道风电主轴轴承的疲劳寿命分析

建立一种针对表面硬化滚道三排圆柱滚子风电主轴轴承的疲劳寿命分析方法。首先,在卡迪尔坐标系中建立三排圆柱滚子风电主轴轴承的5自由度力学模型,分析计算在外部5个方向载荷联合作用下轴承的内部滚子载荷分布;然后,建立圆柱滚子与表面硬化滚道之间的弹塑性接触有限元模型,计算得到滚子接触载荷作用下滚道次表面的脉动应力分布;最后,根据Goodman方程将滚道脉动应力幅值转化为交变应力幅值,运用Basquin应力-寿命理论计算得到风电主轴轴承的疲劳寿命。结果表明,轴承的下风向外圈滚道承受来自风轮的推力载荷,其疲劳寿命最短;径向外圈滚道承受风轮的重力载荷,其疲劳寿命最长。轴承的疲劳寿命取决于下风向滚道。