曲轴圆角残余应力的XRD试验研究

利用X射线衍射法对曲轴圆角处残余应力进行了测试,分析了曲轴在机械喷丸、滚压、等温淬火等3种工艺下残余应力的分布规律及其形成机理,并对其进行了疲劳寿命对比试验.结果表明,机械加工后曲轴圆角处残余应力处于拉压交错状态,是影响曲轴疲劳寿命的主要因素;机械滚压和等温淬火工艺改善了残余应力的分布,使圆角残余拉应力均变为压应力,基本上满足曲轴5×106次疲劳试验的要求;喷丸工艺有效地改善了圆角与曲柄连接处残余压应力的分布状态,但增大了圆角与连杆接合处拉应力,其疲劳寿命为2.5×106次.     

曲轴疲劳机理分析与圆角喷丸工艺技术研究

曲轴过渡圆角为应力集中处,在制造工艺过程中其表面会产生残余拉应力,对疲劳强度极为不利。根据材料裂纹的微观机理,对曲轴过渡圆角表面裂纹原因进行分析,在此基础上采用喷丸工艺对圆角进行强化。试验验证表明:喷丸强化能够使圆角表面形成残余压应力,提高曲轴的疲劳强度。并指出:目前喷丸工艺参数通过经验得到,须进一步研究更适合的喷丸强度,以及喷丸所形成的表面残余压应力和深度对曲轴疲劳强度的影响。     

过渡圆角尺寸对错拐曲轴强度影响分析

利用有限元分析方法,研究探讨了错拐曲轴结构过渡圆角尺寸改变时轴颈圆角处应力变化规律,以某90°V6柴油机错拐曲轴为例,分别模拟5种不同结构方案在相同工况下轴颈过渡圆角处应力情况,并对薄弱部位进行疲劳强度分析、校核。其模拟结果表明:增大过渡圆角尺寸在不同程度上降低各轴颈过渡圆角处的应力峰值,并作为提高曲轴疲劳强度的一种有效手段,为错拐曲轴设计及结构优化提供参考。     

加工参数对三维整体外翅片铜管冷凝换热性能影响研究

通过实验研究了进给量和切削深度对犁削—挤压加工成形工艺制造的新型三维整体外翅片铜管总换热系数和管外换热系数的影响,实验结果表明,在能够顺利成翅的条件下,降低进给量以及增大切削深度,都能够确实有效地提高总换热系数,切削深度从0.5 mm增加到0.9 mm时,总换热系数增幅在为7.6%～8.2%,在热流密度为100 W/m2时,进给量从1.8 mm.r1降低到1.38 mm.r1,总换热系数增幅达到了14%,而在较低的热流密度50 W/m2时,进给量从1.8 mm.r1降低到1.38 mm.r1总换热系数增幅最大达到了183%。     

活塞加工残余应力的有限元计算及试验研究

通过钻孔法测量了铝合金活塞顶面残余应力随加工工序的变化规律,结果表明粗车工序的残余应力增至120MPa,是易产生加工缺陷的关键工序;基于ABAQUS有限元分析软件建立了热-弹塑性正交切削模型,考虑了加载、卸载和冷却,运用自适应网格重划分技术对粗车工序进行了有限元计算。得到残余应力沿切削方向呈现两头小中间大并沿深度方向呈现由残余拉应力向压应力转变的分布规律,且最大残余拉应力随切削速度增加而增大,但增大率减小;采用逐层钻孔法测量了深度方向残余应力的分布,对不同切削速度下已加工表面的残余应力进行了测量,验证了有限元仿真所得的残余应力变化规律的正确性。     

低气压富氧环境对薄壁材料火焰传播速度的影响

通过模拟高原低气压环境,研究富氧环境下火焰沿薄壁材料表面传播速度的变化情况.研究表明,大气压力不变时,氧气体积分数越大,火焰传播速度越快;氧气体积分数不变时,火焰传播速度随着大气压力的增大而加快;维持氧分压为一定值时,大气压力越大火焰传播速度越小.大气压力为1 01.3 kPa、氧气体积分数分别为20.9%和23%时,火焰沿薄壁材料表面的传播速度为2.47 mm/s和3.01 mm/s,参照此速度得出了在不同大气压力下,火焰传播速度为2.47 mm/s和3.01 mm/s时对应的氧气体积分数.     

曲轴滚压加工的数值模拟

从轴颈滚压加工的二维平面问题入手,对其滚压加工过程进行了数值模拟,研究了滚压道次、摩擦系数对塑性变形层和残余应力的影响,轴颈滚压加工的二维模拟表明:滚压道次对变形层的总厚度、局部塑性应变的数值及其分布的影响很小,摩擦力有一定的表面硬化作用,但相对来说,随着摩擦系数的增大次表层和深层残余应力提高并不明显;在此基础上建立了曲轴圆角滚压加工的三维刚一柔接触的压入-分离模型,通过与小野式滚压试件的试验结果比较,结论为:在工件的最表层,由于有限元方法不能考虑材料的硬化效应,残余应力数值偏小,x射线法实测的残余应力则较为准确,而在工件的亚表层乃至深层,计算结果与试验结果的残余应力吻合较好.     

GH4169热辅助切削过程分析

高温合金GH4169作为典型的难加工材料具有切削力大、刀具磨损严重等特点.热辅助切削是一种利用外部热源降低工件强度、减小切削力改善切削性能的有效方法.基于有限元方法分析了不同热辅助温度对GH4169切削过程的影响规律,结果表明:热辅助温度越高,切削力越小,越容易产生带状切屑,表面残余拉应力越小,表层残余压应力越大.     

冻融循环对混凝土静态双轴受压力学特性的影响

对不同冻融劣化程度的混凝土进行了不同侧压(0、0.06f_c、0.12f_c、0.18f_c、0.24f_c,其中f_c为单轴抗压强度)下的静态(应变速率10~(-5)/s)单双轴压缩试验,分析了冻融次数和侧压力大小对混凝土的峰值应力、峰值应变及弹性模量的影响。结果表明,混凝土的单轴和双轴抗压强度均随冻融次数的增加而减小;冻融次数越多,混凝土峰值应力随侧压的增加,其增幅越大;混凝土单轴受压时的峰值应变随冻融次数的增加而增大;相同冻融次数的混凝土,其峰值应变随侧压的增加呈先增大后减小的趋势,冻融次数越多,峰值应变的拐点所对应的侧压越小,侧压对混凝土峰值应变的敏感性受冻融次数的影响越显著;混凝土的弹性模量随冻融次数的增加逐渐减小;混凝土未冻融时,弹性模量随侧压的增加而增大,而冻融劣化的弹性模量随侧压的增加无明显改变。     

Analysis of stress characteristics of energy storage flywheel with different materials

为了解储能飞轮的应力特性,进而对其结构进行设计及优化,基于Workbench考虑多因素对其进行有限元对比分析研究。对给定速度的7075铝合金飞轮应力分布、不同转速下7075铝合金飞轮应力特性和不同材料的飞轮应力变化规律分别进行有限元分析研究。结果表明：7075铝合金材料飞轮在15000 r/min转速下最大径向应力出现在内壁,向外逐渐减小,最大值为243.42 MPa,最大环向应力出现在飞轮轮缘与轮盘交汇处,最大值为122.61 MPa。随着转速增大,应力值也增大,最大应力值位置未发生变化,相同转速下,7075铝合金作为飞轮材料优于其他3种合金材料。研究结果可为储能飞轮的结构设计及优化提供参考。     

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.     

连续液滴撞击热壁面传热特性的研究

为了研究不同碰撞速度以及不同换热方式对连续液滴撞击热壁面传热特性的影响,以8滴去离子水和铜板为试验材料,设置了速度分别为0.63 m/s、0.77 m/s、0.89 m/s、0.99 m/s的8滴去离子水液滴在膜态蒸发(铜板温度60℃)和核态沸腾(铜板温度110℃)两种换热方式下的液滴撞击热铜板试验,探究铜板热流密度值的变化。结果表明:膜态蒸发换热方式下,液滴撞击热壁面速度越大,铜板的最大热流密度值越大,液滴与壁面之间的换热效果越好。核态沸腾换热方式下,以0.89 m/s的速度值为转折点,当连续液滴撞击热壁面速度小于0.89 m/s时,液滴撞击速度越大,铜板热流密度值越大;当连续液滴撞击热壁面速度大于0.89 m/s时,随着液滴撞击速度的增大,铜板的热流密度值减小。     

天然气发动机燃烧制动性能仿真研究

利用GT-Power仿真软件建立某一型号发动机模型,研究点火时刻、转速和减压气门运行参数对发动机燃烧制动性能的影响。研究结果表明:随着点火时刻的提前,发动机制动功率呈线性增加;点火时刻一定时,发动机转速越高制动功率越大,减压气门升程越高制动功率也越大。当转速一定时,每个减压气门升程都对应一个最佳气门提前角使得制动功率的峰值最大,且最佳气门提前角随着气门升程的增大而减小;当升程一定时,每个转速都对应一个最佳气门提前角使得制动功率的峰值最大,且最佳气门提前角随着转速增大而增大。当气门升程为4mm、转速为2 400r/min时,最大制动功率可达137kW,可达发动机标定功率的1.7倍。     

整体曲轴应力计算分析

本文在F.P.Porter 所提出的曲轴应力分析和轴承承载能力计算的基础上,进行了计算与试验分析,以图改善这一方法。作者对一些还未能很好解决的问题,诸如支承柔度和不同心度对曲轴圆角应力的影响,作了适当的处理。文中作者还对一些小型柴油机连杆轴颈,主轴颈圆角应力及支承柔度进行了实测,并列出数据,以资对此。这一方法是一种较为精确和有效的计算方法,可用于先期设计阶段予测曲轴应力,也可以为计算轴承负荷和油膜厚度提供准确的支反力数据。     

发动机曲轴的激光冲击复合处理工艺研究

介绍了激光冲击强化和修复曲轴的新方法,并与其它曲轴处理方法进行了比较。实践表明选择合适的工艺参数,可在零件表面得到搭接均匀,表面硬度大于600 HV和厚度达到1．0 mm的硬化层,冲击区表层残余应力达到-495 MPa,而绝对磨损体积下降了133％以上。对磨损曲轴,可以先采用激光熔覆处理,然后对修补区进行激光冲击处理。激光冲击强化复合处理具有表面硬度高、零件变形小和不影响曲轴轴心部性能等优点,可以使性能超过无损伤曲轴,能实现曲轴的再循环利用,大幅度降低了生产成本。     

基于多体动力学的479Q发动机连杆载荷与强度分析

以479Q汽油机为研究对象,建立了曲轴、连杆和活塞的三维几何模型和多体动力学模型。载荷边界条件采用真实示功图和负载数据,得到了做功行程中作用于连杆两端的载荷谱。采用惯性释放技术计及惯性力对连杆应力的影响,计算得到了做功行程中任意时刻连杆的动态应力场。对静力计算方法和惯性释放方法进行了对比,后者得到的动态应力场更加接近真实情况。根据曲轴转速为2 000 r/min时的气缸压力测试曲线(最高燃烧压力4.6 MPa)和对应的发动机扭矩(165 N.m),计算得到连杆最大轴向载荷为26 kN,最大工作应力为259MPa。根据局部应力应变法,该工况下的寿命为2.941×1016转,连杆近似为无限寿命。     

基于三维PDPA的旋流式GDI喷油器喷雾特性

搭建了一套基于三维相位多普勒测试技术(PDPA)的开放式喷雾试验台,对旋流式汽油缸内直喷(GDI)喷油器的喷雾特性进行了研究.对不同时刻横、纵两个截面上喷雾的流动状态和粒径分布进行了耦合分析.结果表明:在喷雾充分发展阶段,喷雾内部近喷嘴区域发生空气卷吸,粒径较小的油滴以20,m/s左右的速度朝喷嘴运动;受空气卷吸的影响,喷雾方向在距喷嘴为10,mm附近发生明显偏转,下游的喷雾锥角减小.喷雾充分发展阶段,在距喷嘴为10,mm的横截面上半径r=2,mm附近,油滴以较低的速度沿法向向外运动;随着半径增大,油滴运动方向逐渐转变为切向.喷雾轴线附近索特平均粒径(SMD)较低,为10~15,μm,随着测量点向外移动,SMD呈现先增大后减小的趋势,最大值约为25,μm.     

加载速率对裂解性能影响数值分析

加载速率是影响裂解质量的重要因素,合理的加载速率可以提高材料的脆性.应用ABAQUS/Explicit动态有限元软件对捷达轿车四缸发动机箱体轴承座(材料HT150)裂解时加载速率对应力、应变的影响进行了模拟分析.确定了裂解时采用6.4 mm/s的加载速率可以达到最佳裂解质量.并且在CSS-88300材料试验机上进行了试验,试验速度:静态、6.4mm/s、8.3 mm/s.根据试验,以速度6.4 mm/s裂解的试件的轴承孔变形量0.06 mm,而其它两件的轴承孔变形量分别为0.29 mm和0.32 mm,这为实际液压系统和裂解设备的楔形推杆设计提供了理论基础.     

不锈钢中厚板激光全熔透焊的有限元模拟

运用有限元计算软件ABAQUS对16mm厚不锈钢板的激光全熔透焊的温度场和应力场进行了模拟.采用一体两面的复合焊接热源模型来刻画激光全熔透焊过程中的热输入特征,以柱状体热源代表焊接小孔传热模式,以2个超高斯面热源代表等离子体/金属蒸气云对熔池的辐射传热模式.结果表明:温度场模拟结果得到了与实验结果相一致的"沙漏状"焊缝;钢板内纵向残余应力最大,横向应力次之,板厚方向横向应力最小;纵向拉应力主要分布在焊缝两侧约25mm的区域内,最大值已超过材料的屈服强度;经测算,钢板焊后的角变形量仅为0.35°,这是由于激光焊接能量输入高且集中、可不用开坡口而一次性将钢板焊透.     

微型动力装置燃烧过程及做功能力评价

为研究微型动力装置燃烧室内燃烧特性及动力性能,对微燃烧室内燃烧过程进行可视化试验,分析了微燃烧过程中混合气的燃烧特性及不同自由活塞初速度对微燃烧室内压力及做功能力的影响.结果表明:二甲醚/氧气混合气体在微均质充量压缩着火(HCCI)燃烧过程中存在两阶段着火特性,随着自由活塞初速度的增加,微燃烧室内峰值压力增加,压力升高率峰值增大,平均指示压力增大,指示热效率提高.当微燃烧室直径为3,mm、体积为0.26,cm3、自由活塞初速度为22.5,m/s和平均指示压力为3.4,MPa时,微型动力装置可产生70,W的功率,功率密度为269,MW/m3,具有较大功率密度优势.