储气塔阀门紧固螺栓的断裂分析

储气塔运行半年即发生了阀门紧固螺栓的断裂事故。采用化学成分分析、硬度测定、金相检验以及断口的宏、微分析等方法,对螺栓断裂原因进行了分析。结果表明,由于塔内腐蚀性介质的微量渗出,导致了阀门紧固螺栓的应力腐蚀断裂。     

铁路货车钩缓装置钩尾扁销螺栓断裂原因分析

铁路货车钩缓装置中的钩尾销螺栓在螺杆近方头一侧根部位置发生断裂。采用微观分析方法分析了该螺柱断裂原因。综合分析表明：该断裂螺栓方头一侧可能仅局部加热后锻打成四方头，并发生过热，造成在方头一侧的螺柱根部形成马氏体组织和魏氏体组织过渡的U型区域。不良组织的存在增大了钢的脆性，冷加工性能大大降低，在U型区域和螺柱表面交界处萌生了微细裂纹。当钩尾扁销螺栓在列车运行过程中受到过大的冲击时，该螺栓上的微细裂纹在螺栓靠近方头一侧存在的沿轴向的拉应力和螺栓正常紧固力的合力联合作用下张开并迅速扩展，造成螺栓断裂。     

发动机缸盖螺栓断裂原因分析

某发动机缸盖螺栓在装配后发生断裂。通过宏观、微观检验以及化学成分分析、力学性能测试、氢脆试验等对断裂原因进行了分析。结果表明:缸盖螺栓发生了氢脆断裂。其原因是缸盖螺栓在表面磷化后的去氢处理不当,导致装配后缸盖螺栓在拉应力的作用下产生氢脆裂纹,并最终发生断裂。     

GH4698高温合金螺栓断裂原因

某型航空发动机低压涡轮盘上的一颗固定螺栓发生断裂，对断裂螺栓进行了宏观观察、断口分析、金相检验、化学成分分析等。结果表明：螺栓断裂的原因是装配时产生了偏斜拉伸应力，且其晶粒组织粗大，使材料的塑性和冲击韧性降低，螺栓的整体承载能力下降。     

风力发电机叶片连接用高强度螺栓断裂原因

XE112-2000型风力发电机叶片连接用高强度螺栓在服役过程中频繁断裂,通过宏观观察、金相检验、力学性能测试及化学成分分析等方法对螺栓的断裂原因进行了分析。结果表明:螺栓断裂形式为腐蚀疲劳断裂,主要原因是螺栓的螺纹成形工艺为先调质后滚压成形,螺纹外侧表面受到挤压,导致螺纹顶部受到相反的拉应力作用,此外,又因为螺栓受到加工硬化的影响,产生较大的残余拉应力,增加了产生微裂纹和表面缺陷的可能,导致在螺纹顶部偏中心处产生了应力腐蚀裂纹。在之后的服役过程中,由于疲劳作用,裂纹处产生应力集中,导致裂纹快速扩展,最终螺纹发生腐蚀疲劳断裂。     

六角头螺栓断裂分析

采用宏观检验、断口分析、化学成分分析、力学性能测试及金相检验等方法对六角头螺栓的断裂原因进行了分析。结果表明:六角头螺栓在酸洗和电镀工艺后未进行充分的去氢处理,致使六角头螺栓中残存了较多的氢,在应力和氢的共同作用下造成了螺栓的延迟断裂;其次,六角头螺栓表面存在0.2 mm左右的渗碳层,使得螺栓表面硬度提高,增加了螺栓的氢脆敏感性。     

液氨储存罐304不锈钢法兰连接螺栓断裂失效分析

某火电厂液氨储存罐上方气氨出口气动阀上的304不锈钢法兰连接螺栓在服役过程中发生断裂,采用金相显微镜、扫描电镜、显微硬度计、拉伸试验机等设备,从显微组织、断口、硬度、拉伸性能等方面分析了该304不锈钢螺栓断裂失效的原因。结果表明:螺栓失效模式为应力腐蚀开裂;螺栓材料成分不合格(高碳、低铬),导致合金的耐蚀性能大幅降低,晶间应力腐蚀倾向增加;螺栓服役环境为紧邻海岸的海洋大气,空气中氯离子含量较高,螺栓在服役过程中表面易于发生腐蚀,在预紧力、气氨出口气动阀工作过程中产生的拉应力和氯离子的共同作用下裂纹快速沿晶扩展,直至断裂失效;此外,螺栓内部存在较多铸造缺陷,会显著降低合金的力学性能,在发生腐蚀破坏的情况下,使螺栓出现过早断裂失效。     

进口氢气压缩机螺栓断裂原因分析

通过宏观检验、化学成分分析、金相检验以及断口分析等方法对氢气压缩机的地脚螺栓和连接螺栓发生断裂的原因进行了分析.结果表明:由于压缩机机座安装倾斜,造成地脚螺栓受剪切应力首先断裂;连接螺栓受振动引起的剪切应力和轴向拉应力共同作用,并且其预紧应力超过最大允许预紧应力,最后发生疲劳断裂;另外螺栓本身存在的材料缺陷致使强度不足...     

洗衣机螺栓断裂失效分析

某洗衣机螺栓在安装过程中发生断裂失效，为查明螺栓断裂的原因，对断裂螺栓进行了化学成分分析、宏观分析、金相检验和断口微观形貌分析。结果表明：螺栓断裂是由于其制造时产生了严重的带状组织，降低了螺栓的许可扭转力矩，导致螺栓在安装过程中发生扭转断裂。     

铝合金车轮机加立车压爪紧固螺栓断裂问题的分析及优化

目的 研究分析立车压爪螺栓工作过程中的受力情况,寻求螺栓断裂的原因,并通过优化改进夹具结构,实现提高螺栓使用寿命的目的。方法 采用压力传感器系统,实测压爪压力,并建立力学模型,结合螺栓的力学性能参数,推断螺栓断裂的原因。结果 通过优化改进夹具结构,将螺栓承受的部分弯矩转移到压爪和压爪轴上,能够延长螺栓的使用寿命。结论 螺栓断裂主要是由于螺栓反复加载过程中出现了疲劳损伤,导致螺栓断裂。     

挤出机摩擦离合器螺栓断裂分析

某挤出机中气动摩擦离合器与减速器端连接的螺栓在使用过程中经常发生断裂,改用另一种材料的螺栓后情况未有很好改善。采用化学成分分析、力学性能测试、断口分析和金相检验等方法,对螺栓断裂的原因进行了分析。结果表明：起裂源位于螺栓的加工刀痕、表面擦伤处及因微动疲劳所致的螺纹微裂纹处,这些部位均存在应力集中,在振动作用下,萌生的裂纹不断扩展,使有效承载面积不断减小,最终引起螺栓疲劳断裂。     

Failure analysis of the draft tube connecting bolts of a Francis-type hydroelectric power plant

In this paper, the failure of the bolts that fasten the draft tube of a 95-MW Francis turbine is presented. The fracture of the bolts is especially frequent when the machine operates at partial load. Fracture surface analysis and stress measurements under several power levels were done. Stress was also measured, while pressure relief in the spiral case was performed. Finally, stress measurements were conducted while pressured air was injected at the stay vanes and the machine was operating at partial load. With the strain measured, stress on the bolts was calculated.The fracture surface analysis showed that fatigue is the failure mechanism. Stress measurements revealed that strong vibration and broad stress variation is present when the machine operates at powers below 80 MW. Air injection effectively decreases vibration and stress fluctuation, but pressure relief in the spiral case did not show any beneficial effect.     

机械式自动垂直钻具执行机构内部流场规律研究

在科学钻探中，利用自动垂直钻井技术能够有效控制井斜。但是，现有机械式自动垂直钻具的执行机构需要较大排量的泵机来提供动力。若要降低排量，则要求执行机构的内部结构有良好的保压效果。为解决上述问题，提出一种内部带有泄流缝隙的新型执行机构，以提升其保压性能，并利用CFD（computational fluid dynamics，计算流体动力学）方法对其内部流体区域的流线分布进行模拟，分析泄流缝隙对流体区域压强产生的影响，以验证利用缝隙泄流实现保压的可行性；同时，通过对泄流缝隙宽度、长度等参数的敏感性分析，得到不同参数对新型执行机构保压效果的影响。结果表明，在泵机排量较小的条件下，新型执行机构仍具有良好的保压效果，对保压效果影响最明显的因素为泄流缝隙宽度；当泄流缝隙宽度小于0.2 mm时，该执行机构内部流体区域的整体压强较大，即其保压效果良好。由此可知，开设泄流缝隙可实现执行机构的性能优化，这对进一步提升机械式自动垂直钻具的纠斜能力具有重要意义。     

三关节式软体驱动器的设计及其弯曲性能分析

针对传统的刚性机器人在辅助人体康复训练时存在康复效率低、易造成人体二次损伤等问题,依据人体手指结构及其关节的运动范围,提出了一种由硅胶材料制成的三关节式软体驱动器。首先,根据 Yeoh 超弹性材料本构模型和虚功原理,在理想条件下建立了软体驱动器气囊的弯曲角度与输入气压之间的非线性数学关系,进而研究在一定气压下驱动器不同结构参数对其弯曲性能的影响;接着,通过有限元模型仿真得出了驱动器壁厚、底层厚度和腔室外直径对驱动器弯曲性能影响的显著性排序;最后,通过 3D 打印及模塑成型工艺,制作了三关节式软体驱动器,搭建了软体驱动器弯曲性能测试平台以测试其弯曲性能。结果表明：随着输入气压的增大,软体驱动器弯曲角度的理论计算结果与实验结果的相对误差逐渐减小,当气压高于20 kPa时,其最小相对误差为1.48%;当腔室内部气压为50 kPa时,软体驱动器输出力为0.45 N。可将软体驱动器应用于人机交互的辅助康复领域,后期有望应用于农业和生物医学领域。     

Electrolysis-based diaphragm actuators

This work presents a new electrolysis-based microelectromechanical systems (MEMS) diaphragm actuator. Electrolysis is a technique for converting electrical energy to pneumatic energy. Theoretically electrolysis can achieve a strain of 136?000% and is capable of generating a pressure above 200?MPa. Electrolysis actuators require modest electrical power and produce minimal heat. Due to the large volume expansion obtained via electrolysis, small actuators can create a large force. Up to 100?μm of movement was achieved by a 3?mm diaphragm. The actuator operates at room temperature and has a latching and reversing capability.     

Simulation of a muscle joint directly or indirectly driven by pneumatic pressure

Summary A novel robotic joint is proposed. A rubber bellows muscle actuator with pliability is driven by a pneumatic pressure or tandem compound system consisting of pneumatics and hydraulics. The joints can be used as direct driving in a smart manipulator. A mechanical joint model driven by the muscle has been built, and an equation to calculate the volume of the bellows in correlation with the angle of its compliant bend is obtained. Finally a simple dynamic model between the angular displacement of the joint and time variable is created and a simulation of the dynamics is given based on an example.     

Lyocell短纤维增强气压砂轮基体的力学性能

为了实现高硬度和高耐磨模具自由曲面的高效光整加工,提出了一种以Lyocell短纤维增强气压砂轮基体的新方法,分析了Lyocell短纤维增强橡胶基复合材料的理论模型及气压砂轮结构模型。利用Instron试验机对复合材料试样进行了拉伸试验,并通过误差分析研究了其强度极限。对比分析了弹性模量的试验数值与理论数值,证明了剪滞模型预测气压砂轮基体弹性模量的准确性。对不同短纤维体积分数的气压砂轮光整加工时的压力变化与形变范围进行了仿真分析,验证了短纤维增强气压砂轮基体的可行性。分析了凸曲面与气压砂轮呈不同角度接触时的受力大小及加工面积,获得了理想的接触角度。通过对高硬度凸曲面的材料去除试验,证明了短纤维增强气压砂轮基体这一设想以及气压砂轮仿真试验的可行性。     

换热器紧固螺栓的应力腐蚀断裂分析

紧固螺栓服役2年后发生成批断裂.采用宏观观察、化学成分分析、金相检验和扫描电镜与能谱分析等方法对失效螺栓进行了分析.结果表明,由于紧固螺栓长期浸在含有H2S介质的油料中,并在所承受的各种应力下又与腐蚀环境相互作用便产生了应力腐蚀,加上螺栓材质选用不当和硬度、显微组织不合理等其他因素,最终导致螺栓断裂.     

气动肌肉驱动关节参数的优化设计

 在气动肌肉驱动关节的设计中,关节参数的确定通常采用试凑法,此时不能保证结果是最优的．为解决这个问题,提出了确定最佳参数的图示解法,利用气动肌肉的等压特性曲线求得气动肌肉的最佳初始长度．在关节直径的设计中,为保证能够得到最大转角,对关节直径进行了优化分析．提出的方法具有简便易行的特点．