不同蠕化率的蠕墨铸铁滚动磨损性能研究

采用M-2000型摩擦磨损试验机,对不同蠕化率的蠕墨铸铁、灰铸铁和球墨铸铁在相同条件下进行滚动磨损试验,对比分析了蠕墨铸铁表面磨损形貌及其滚动磨损机理。结果表明,随着蠕化率的提高,蠕墨铸铁中石墨尺寸减小、分布更加均匀化,其硬度和耐磨性能呈下降趋势。蠕墨铸铁滚动磨损机理以表面疲劳磨损和剥层损伤为主,磨损表面出现层状结构剥落后留下的凹坑。蠕铁中石墨虽然具有自润滑作用,但是因其本身硬度较低,在循环接触应力下破碎,成为表面疲劳的裂纹源,反而加剧了磨损。蠕墨铸铁滚动磨损性能接近球墨铸铁,而优于灰铸铁。     

1.8D涡轮增压内燃机辐射噪声的理论和实验研究

本文根据统计能量分析理论,建立缸体、油盘和齿轮箱组成发动机系统的能量平衡方程式。籍助于牺牲多余试验信息消除式中模态密度项,解得系统的损耗因子和耦合损耗因子,并通过对1.8D涡轮增压内燃机的实验研究,预估发动机和缸体、油盘、齿轮箱的辐射噪声;同时改换油盘材料和刚度研究其对辐射噪声的影响。     

基于脉冲液流换能器的振动能量回收原理与实验研究

针对自供电磁流变阻尼调节系统的能量供给问题,提出基于脉冲液流换能器的振动能量回收方法,通过振动能-液流能-机械能-电能的变换,实现振动能量回收。建立了基于齿轮马达、飞轮和永磁发动机的脉冲液流换能器分析模型,利用Matlab软件对正弦振动下换能器的电压输出特性、功率转换特性和转换效率进行仿真。为验证理论分析的正确性,设计制作了基于脉冲液流换能器的振动能量回收装置,利用J95-I减振器测试台上对振动能量回收装置实验测试,比较了正弦激励条件下换能器的理论电压特性与实测电压特性、理论转换效率与实验转换效率。实验研究表明,脉冲液流换能器是能够实现振动能量的转换,在带30 负载情况下,效率可以达到 46.85%,平均输出功率可以达到37.4W。     

中空挤压铝型材振动声辐射特性

随着高速列车车体结构轻量化的发展,中空挤压铝型材结构的车体在高速列车上得到广泛应用,而车体的振动声辐射是高速列车车内噪声的主要来源之一。基于FE-SEA混合法和统计能量分析（SEA）分别建立了高速列车车体铝型材振动声辐射的中频和高频预测模型,计算了在粉红噪声谱激励下和实测轮轨激励下铝型材辐射至半空间的声功率,探索了铝型材几何特征因素和不同速度实测轮轨激励对振动声辐射特性的影响。计算结果表明,在粉红噪声谱激励下,下板对铝型材振动声辐射影响最大,与参考铝型材相比相差大于1 dB。铝型材在实测轮轨激励下,辐射声功率的主要贡献频段为400 Hz～1 600 Hz,速度增大加剧了铝型材在400 Hz以上中高频频段的振动声辐射。相关计算结果将为高速列车车体铝型材的设计提供理论参考。     

螺旋桨激励力下轴系-艇体耦合系统低频声辐射特征分析

针对某轴系-艇体缩比试验模型,首先进行动力学建模,并利用试验数据对模型参数进行修正。在此基础上将振动模型利用直接边界元法进行进一步延伸分析,对螺旋桨纵、横激励力作用下壳体的声辐射特征进行预测,得到两种激励力下典型模态的壳体表面声压和远场声压分布特性,并从能量角度对耦合系统的声辐射特性进行分析,给出轴系-艇体耦合系统水下声辐射特性。     

浅析MC11系列发动机缸体激光涨断技术的应用

中国重汽集团MC11系列发动机是中国重汽集团与德国MAN公司合作生产的目前世界上最先进的重卡发动机，该系列发动机缸体生产线上采用的是德国ALFING公司生产目前世界上最先进的激光涨断设备，缸体的材料为蠕墨铸铁GJV450，采用激光涨断工艺替代传统的铣、磨等分体加工方法，使曲轴孔主轴承盖定位精度、装配质量大幅提高，对提高主轴承盖承载、抗剪切能力及发动机整机性能具有重要作用。     

往复式制冷压缩机壳体振动声辐射特性的初步研究

制冷压缩机是决定冰箱、冷柜等家电噪声水平的关键部件。本文首先分析往复式制冷压缩机噪声的类型以及传递途径,指出壳体是压缩机自身噪声向外辐射的最终载体;接着对某一压缩机的壳体进行了模态分析,以了解其固有振动特性;再在压缩机内部的四个支撑机芯的弹簧底部位置和排气管焊接处施加常值幅度的力谱,研究压缩机的受迫振动与声辐射。结果表明:对于此压缩机第1阶弹性变形模态为3kHz左右;四个支撑弹簧和排气管焊接处施加力激励,发现在1kHz以下,壳体的振动小且声辐射效率低,所以声辐射功率也小;随着频率增加,辐射效率提高,特别当超过第1阶变形模态之后辐射效率将大于1,并且此时由于结构模态的不断出现,振动能量和声辐射功率都维持在较大幅度范围内;不同激励点激励起各阶壳体模态振动的有效性不一样,排气管焊接点处比支撑弹簧处能更有效地激励壳体的振动与声辐射。     

中低温声学双作用行波热声发动机热功转换性能的数值模拟研究及优化

研究了一种中低温声学双作用行波热声发动机,拟以高温导热油作为高温加热器的传热流体,高温端温度选取为390℃。基于热声学理论,对其性能进行了数值模拟,对系统结构进行了优化设计。优化结果表明,在平均工作压力为10 MPa,工作频率为50 Hz,室温为30℃的工作条件下,每个单元的输出声功达到3 162 W,整体热功转换效率达到30.3%。为了更好地了解热声发动机内的热功转换过程,分析了发动机内部声场一些主要参数的沿程分布情况。     

多设备源激励下水中柱壳结构声振特性研究

研究多个设备振动激励下的水中有限长圆柱壳体振动与声辐射特性。基于薄壳理论,建立单频多个设备振动激励下水中有限长圆柱壳体的声振耦合方程,采用模态展开法推导出多源激励下壳体振动响应和辐射声功率的解析表达式,分析设备激励源数、激励形式及其组合方式等对壳体振动响应和辐射声功率的影响规律。研究表明:多设备振动激励作用下,施加的多点激励力间距越大,壳体结构振速响应和辐射声功率越低;沿周向施加线激励力,不易激起壳体振动与声辐射,而沿轴向施加的激励力越集中,所激起壳体的振动与声辐射越强;在激励力合力相同的条件下,增加激励力接触面积可有效隔声。研究结果可为水下航行体的振动噪声控制提供理论依据。     

船舶舱室声能量分析及预测设计

以一艘高噪声指标要求的电力推进船舶为研究对象,基于统计能量理论利用VA One软件进行全船的舱室声能量分析及降噪预测设计研究。通过评估分析主要噪声源的声能量贡献度,实现降噪指标的定量分配,针对关键舱室的噪声比50 d B(A)限值高出约40 d B(A)的降噪难点,采用柴油发电机组低噪声箱装体设计,应用推进电机硬弹性复合隔振、基座阻尼减振等技术;分析主要噪声源能量传递路径,在路径上采取吸隔声处理措施。降噪处理后,实船效果满足噪声指标要求。     

Vermicular graphite cast iron—current state of the art

Vermicular graphite cast iron is a new addition to the family of cast irons. Various methods for producing vermicular graphite cast iron are briefly discussed in this paper. The mechanical and physical properties of cast irons with vermicular graphite have been found to be intermediate between those of gray and ductile irons. Other properties such as casting characteristics, scaling resistance, damping capacity and machinability have been compared with those of gray and ductile irons. Probable applications of vermicular graphite cast irons are suggested.     

The thermal fatigue resistance of vermicular cast iron coupling with H13 steel units by cast-in process

This paper focuses on improving the thermal fatigue resistance on the surface of vermicular cast iron coupling with inserted H13 steel blocks that had different cross sections, by cast-in processing. The microstructure of bionic units was examined by scanning electron microscope. Micro-hardness and thermal fatigue resistance of bionic samples with varied cross sections and spacings were investigated, respectively. Results show that a marked metallurgical bonding zone was produced at interface between the inserted H13 steel block and the parent material – a unique feature of the bionic structure in the vermicular cast iron samples. The micro-hardness of the bionic samples has been significantly improved. Thermal resistance of the samples with the circular cross section was the highest and the bionics sample with spacing of 2 mm spacing had a much longer thermal fatigue life, thus resulting in the improvement for the thermal fatigue life of the bionic samples, due to the efficient preclusion for the generation and propagation of crack at the interface of H13 block and the matrix.     

A comparison of methods for predicting the fatigue life of gray cast iron at elevated temperatures

High temperature fatigue life tests were compared with various life assessment methods for gray cast iron in the cylinder liners of marine engines. The plastic strain range‐based methods such as the universal slopes method, Mitchell's method, Bäumel and Seeger's method, and Ong's method were not predicted well. A method employing tensile energy density, which is defined as the sum of the tensile area of the plastic energy and the elastic energy in the hysteresis loop, was suggested as an improved alternative to the plastic strain range‐based methods. The life estimation equation using tensile energy density predicted well within the 3X scatter band at various temperature ranges of the gray cast iron.     

内燃机噪声优化对车内声学的影响研究

提出了内燃机结构辐射噪声的仿真与优化方法,评价了内燃机噪声优化前后车内噪声的变化。建立了内燃机和前围板的有限元模型,通过模态分析验证了模型的精度。采用柔性多体动力学方法计算了内燃机的振动响应,并结合边界元算法得到了结构辐射噪声。完成了机体的结构优化,通过提升刚度使整体模态频率与激励峰值频率分离,从而降低机体结构响应,减小辐射噪声。搭建了内燃机与前围板的声学耦合模型,计算得到经机体结构优化前后的内燃机辐射噪声通过前围板后进入车内的声功率。结果显示,机体的优化方案大幅降低了其辐射噪声,从而减小了整机的辐射噪声。研究内燃机噪声与车内噪声的传递路径后,发现车内噪声有了明显的下降,从而证实了优化设计的可行性和有效性。     

发动机边盖辐射噪声仿真预测及实验

采取仿真预测与实验测量相结合的方法对某款发动机左边盖结构噪声进行分析。用LMS Test.lab测得发动机左边盖振动加速度信号,以此作为激励,导入到Hypermesh中对左边盖进行有限元分析。提取表面振动速度频谱,作为发动机边盖噪声辐射边界条件,运用LMS Virtual. lab对其进行声学仿真,并对噪声辐射仿真结果进行分析。再通过B&K 3560 D型数据前端对左边盖噪声进行测量,用波束成形法对测量结果进行分析,与仿真结果进行对比验证,两者声功率曲线吻合。对左边盖结构进行改进,再对改进后的左边盖进行噪声测量,整体噪声级呈下降趋势,改进效果显著。对边盖结构噪声预测以及整个发动机的降噪有一定参考作用。     

穿孔式双浮体装置水动力及波能转换特性研究

为进一步解决波能转换装置向深水环境推进过程中存在能量转换效率问题,在现有双浮体点吸式波能装置基础上考虑穿孔阻尼板,提出新的穿孔双浮体带支撑立柱的结构形式。基于线性微幅波假设,通过特征函数展开和边界匹配的势流半解析方法,并结合多自由度振动理论,探索穿孔阻尼板对获能系统水动力、运动响应及俘获宽度比的影响。计算结果表明,阻尼板开孔会降低浮子及阻尼板自身受到的波浪激励力,浮子、阻尼板以及它们之间的耦合辐射作用力会随着阻尼板开孔半径增大而减小;阻尼板的开孔半径增大能有助于浮子与阻尼板的相对响应振幅;阻尼板会使系统出现两个耦合共振频率,在较小共振频率处的最优俘获宽度比均随着阻尼板开孔半径的增加先增大后减小。研究结果可为深水波浪能利用的工程应用提供理论基础,为后续振荡浮子波浪能发电装置优化提供依据。     

The role of graphite morphology and matrix structure on low frequency thermal cycling of cast irons

Low frequency thermal cycling tests were carried out on four types of cast iron (viz., austempered ductile iron, pearlitic ductile iron, compacted/vermicular graphite iron and grey cast iron) at predetermined ranges of thermal cycling temperatures. The specimens were unconstrained. Results show that austempered ductile iron has the highest thermal cycling resistance, followed by pearlitic ductile iron and compacted graphite iron, while grey cast iron exhibits the lowest resistance. Microstructural analysis of test specimens subjected to thermal cycling indicates that matrix decomposition and grain growth are responsible for the reduction in hardness while graphite oxidation, de-cohesion and grain boundary separation are responsible for the reduction in the modulus of elasticity upon thermal cycling.     

铝合金汽车发动机缸体内壁表面改性的研究进展

节能减排是汽车制造行业面临的巨大挑战,发动机的轻量化结构设计及性能提升是解决该问题的重要途径之一。铝合金发动机缸体满足轻质要求,但其耐磨损性能较差,容易造成缸体内表面磨损失效,采用表面改性技术对铝合金发动机缸体内壁进行强化是有效的解决途径。相比于传统的铸铁内嵌式缸套,通过微弧氧化、等离子喷涂、电弧喷涂、超音速火焰喷涂等技术在铝合金基体上制备涂层可以极大地改善其耐磨性能,同时降低发动机的整体质量。本文详细阐述了适用于铝合金发动机缸体内表面改性技术的原理、特点及涂层制备等的研究进展,重点探讨了涂层的沉积成形机理及耐磨损机制研究现状,对涂层材料的设计及优化、涂层制备工艺参数的精细化调控及涂层设备的开发及改进等方面进行了展望。     

四缸柴油机油底壳噪声预测与降噪研究

作为发动机上的壳体零件,油底壳的振动噪声控制是一个急需解决的问题。以某四缸柴油机油底壳为研究对象,采用有限元(FEM)与边界元(BEM)相结合的方法进行仿真分析,对油底壳的振动响应以及噪声辐射进行预测。通过增加厚度、更改材料以及将大而平的面改为波浪形的方法,提出结构改进的方案。结果表明,上述方法都能够有效地降低辐射噪声,更换材料以及加厚的方法均能降低噪声3.7 d B(A)以上,其中更改材料的方法单位质量降噪效果最好。