基于AMESim柴油机电控单体泵喷射系统仿真研究

介绍了电控单体泵的结构组成和工作原理,针对柴油机的燃油喷射系统建立了数学模型,并利用AMESim软件建立了仿真模型,通过柴油机运行实验和喷油特性实验数据对仿真模型进行了验证,借助AMESim仿真模型展开了电控单体泵燃油喷射系统的各关键性因素(高压油管直径、高压油管长度、柱塞直径、凸轮型线速度、柴油机转速)进行了分析。     

实测车轮六分力激励的车架疲劳寿命分析

车架疲劳寿命分析多以实测振动信号为动力学模型的输入激励。由于振动信号不能全面地反映出路面对整车的多维激励作用,导致基于动力学模型仿真预测的车架疲劳寿命精度和可信性偏低。而车轮六分力传感器可同时采集路面作用于轮心的多维力,复现路面-轮胎-整车的复杂耦合关系。为分析两种激励方法对疲劳寿命预测结果的影响,建立某自卸车整车刚柔耦合动力学模型,作为车架边界载荷的提取载体。然后基于车架有限元模型,通过惯性释放法获取应力分布,对比分析车轮六分力和轮心振动激励下车架的疲劳寿命情况。结果表明,采用轮心六分力载荷加载的半分析方法,可以更为准确地提取车架边界载荷,提高车架疲劳寿命预测的精度和可信性,为商用车辆结构更为准确的疲劳寿命预测提供借鉴。     

基于虚拟仪器技术的柴油机喷油器故障诊断研究

针对柴油机高压油管内燃油压力波动特性，设计和选择了故障诊断系统的硬件和软件。通过对某一柴油机喷油器典型故障的实验模拟，用串接式压力传感器测取高压油管的燃油压力波，并利用人工神经网络模型进行了故障诊断。     

基于QAR数据的高压涡轮叶片疲劳-蠕变寿命预测

基于发动机运行产生的快速存取记录器(Quick Access Recorder, QAR)数据，提取右发高压涡轮转速比N₂(高压涡轮实际工作转速与设计转速之比)编制涡轮叶片载荷谱。建立流热固耦合模型，结合QAR数据及热力分析确立计算所需热边界条件，采用有限元软件对流热固耦合问题进行求解，得到不同工况下高压涡轮叶片的温度、应力、应变分布。采用Manson-Coffin模型和Larson-Miller模型分别进行叶片疲劳、蠕变寿命的预测，重点分析了叶片有无冷却对于寿命的影响，最后通过线性损伤累积理论得到叶片的疲劳-蠕变寿命。结果表明，叶片考虑内冷问题后疲劳寿命有所提高、蠕变寿命显著提高，预测得到的疲劳-蠕变寿命和实际寿命相近，可用于发动机涡轮叶片剩余寿命的预测及维修计划的制定。     

柴油机高压油管故障分析

高压油管是柴油发动机供油系统中连接喷油泵与喷油器的重要零部件,它作为发动机工作时的＂大动脉＂,承担着给发动机输送高压燃油的任务。在发动机工作过程中,高压油管不仅要承受发动机自身的振动,还要承受高压燃油的高频脉冲,工作条件非常恶劣。因此它的寿命不仅影响整机的可靠性,而且其发生故障后,泄漏的燃油与排气管等高温部件接触后还可能引发火灾,其可靠性直接关系到人身和财产安全。本文针对高压油管故障分类进行分析,     

内燃机燃油系统漏油故障诊断

利用现代测试技术和信号分析提取到与普遍认为的高压油管振动原因不符的故障信息，提出了高压油管在喷油过程中曲率弹性变形即波登效应是引起内燃机高压油管振动的原因。论述了高压油管在喷油过程中燃油的压力和油管变形的关系；提出高压油泵高压油管喷油器之间的振动引起接头密封锥面的微动磨损使接头的密封被破坏，是导致燃油系统漏油故障的主要原因。     

基于Fe-safe螺杆泵定子橡胶疲劳裂纹形成寿命预测

采油用螺杆泵橡胶定子为研究对象,通过对定子橡胶材料的进行伸张疲劳试验,建立定子橡胶的S-N曲线;对螺杆泵进行力学特性分析,确定在靠近高压腔室螺旋密封带上螺杆泵最易发生疲劳失效;利用Fe-safe对螺杆泵定子橡胶进行疲劳裂纹形成寿命进行预测研究,确定螺杆泵定子橡胶各段模型的最小疲劳裂纹形成寿命和安全系数和随腔室压力的关系,即随腔室压力升高而下降,并拟合得到橡胶定子疲劳裂纹形成寿命与腔室压力的关系式。     

工程专用自卸车车架疲劳寿命分析

为了准确预测TY-2工程专用自卸车车架的疲劳寿命,提出了一种基于整车道路试验结合模态应力恢复的车架疲劳预测方法。基于有限元和试验模态分析,建立整车刚柔耦合动力学模型,并通过模型驾驶室地板加速度曲线与实车路试时采集的驾驶室地板振动加速度曲线进行对比验证了动力学模型的准确性。根据实际道路试验获得真实的激励输入,通过多体动力学仿真结合模态应力恢复理论,复现了柔性体车架所受的载荷信息。运用疲劳寿命分析方法预测了车架的疲劳寿命。结果表明该分析方法预测的疲劳寿命与工程自卸车实际情况吻合,对于车架结构的优化改进具有一定的参考价值。     

基于刚柔耦合的轨道车辆转向架构架疲劳分析

对某型地铁车辆转向架构架在运行使用过程中局部区域出现裂纹的问题,首先,基于固定界面模态综合法,通过构架主自由度缩减得到了该型构架柔性体模型,从而建立该型地铁车辆刚柔耦合多体动力学模型;然后,结合一种基于柔性体计算结构动应力的方法,探讨该型构架的动应力响应,得到该型构架的振动特性;最后,采用准静态应力叠加法对构架电机吊座结构进行了疲劳寿命预测。仿真结果与该型构架实际出现疲劳破坏的位置吻合,从而验证了基于刚柔耦合模型对构架进行疲劳分析方法的正确性。结果表明,利用这种方法可以在构架前期开发阶段为其疲劳寿命预测提供理论依据。     

缠绕弯曲多次循环下连续油管疲劳寿命仿真分析

针对连续油管在压裂工况下容易产生疲劳失效问题,以QT-900连续油管为研究对象,采用Abaqus有限元分析软件对不同内压下连续油管在滚筒上缠绕/弯曲进行了数值模拟分析,将有限元仿真计算结果导入Fe-safe疲劳寿命预测软件计算,获得不同内压下连续油管的循环次数的变化规律.分析结果表明,随着内压的增大,连续油管的疲劳寿命...     

页岩气井下开采管路气固耦合振动特性分析

页岩气开采过程中,井下管路内气体与管路的耦合作用,会引起管路振动,这是此类管路振动失效的主要原因。管路振动响应特性与井下管路长度、气体流速及压力等参数有直接关系,因此,研究这些参数的影响对揭示页岩气管路振动规律,提高井下管路安全性及寿命有重要意义。针对页岩气井下管路,在ADINA软件平台中建立有限元分析模型,进行振动模态分析,研究管路长度、气体流速及压力对管路气固耦合振动特性的作用规律。研究结果为页岩气井下管路振动实验研究提供理论指导,同时为气固耦合振动特性研究奠定基础。     

基于PLC控制的高压管接头组合体振动(疲劳)/压力脉冲试验设备

针对大口径、高压管接头组合体振动（疲劳）/脉冲压力试验要求,以振动试验台作为振动源,研制PLC控制的脉冲加压设备。脉冲加压设备的快速响应能力是实现试验过程的关键。为此,采用PLC控制高压快速电磁阀启闭实现加、卸压的快速响应。试验发现随着管径增加,脉冲频率发生滞后,这是由于所需补充水量增加所致,该变化遵循薄膜理论和广义胡克定律。依据相关理论建立数学模型,计算所需的升压时间增量,在压力稳定时间段内减去该增量,从而保证了脉冲频率符合规范要求。     

文丘里管废气再循环系统对涡轮增压柴油机性能影响的研究

加装文丘里管的高压废气再循环(Exhaust gas re-circulation,EGR)进气系统,在兼顾柴油机经济性、动力性的前提下,研究该进气系统对NO_x排放的影响。根据一款柴油机的基本结构建立柴油机一维仿真计算模型和燃烧室的三维仿真计算模型。在对模型进行标定和对柴油机原机性能仿真计算的基础上,为进气系统引入文丘里管装置并对其结构参数进行优化设计。应用所建立的一维和三维柴油机模型,对文丘里管EGR系统柴油机的经济性、NO_x和Soot排放特性进行仿真计算研究,并对计算结果进行试验验证。研究结果表明,优化设计的文丘里管EGR系统可使柴油机在欧洲稳态循环(European steady state cycle,ESC)各工况下实现较为理想的EGR率,并在不明显影响柴油机燃油经济性的前提下,使NO_x排放量下降了约28.4%。文丘里管进气系统可以实现较为理想的高压EGR循环,在柴油机ESC工况下(怠速除外)能够达到较为理想的EGR率。     

高压油管密封性试验装置改进

通过运用世界先进的柴油机高压共轨系统技术和压力控制原理,对试验装置进行了优化改造,最终解决了高压油管强度和密封性油压试验存在的问题,确保了产品质量。     

某发动机机油标尺管开裂原因及对策分析

以某发动机机油标尺管为研究对象,针对其台架耐久试验中产生的疲劳裂纹,基于其断口形貌初步确定裂纹源,再通过ABAQUS和FEMFAT软件进行裂纹源应力及寿命分析,为后样件试作和台架试验验证提供优化方案,有效节省了对策验证的周期和成本,同时也通过台架试验验证了有限元分析模型和计算方法的可靠性和有效性。     

考虑流固耦合的管道机器人冲击环焊缝过程动力学建模与分析

以管道机器人（Pipeline inspection gauge,PIG）为载体的内检测技术是保障油气管道安全运输的重要手段。针对管内高压流体作用下,管道机器人在冲击管内环焊缝过程中产生的动力学行为突变问题。建立了管道周向受限空间中基于Kelvin弹簧阻尼的管道机器人密封盘等效动力学模型,结合管道机器人本体建立了多体系管道机器人动力学模型;详细推导了管道机器人轴向振动微分方程,以及管内流体的流动方程;并使用Matlab/Simulink与Adams进行流固耦合仿真,作为重要的工艺参数之一,研究了管道机器人速度改变时,其在冲击环焊缝过程中的动力学响应情况。结果表明：所建立的密封盘及管道机器人动力学模型能够很好地表征密封盘在管道轴向、径向以及周向的力学特性;运行速度越快,管道机器人通过环焊缝引起的轴向振动越剧烈,冲击振动越明显;而垂向和俯仰振动现象随运动速度增大而显著减弱。     

Research on effects of key influencing factors upon fuel injection characteristics of the combination electronic unit pump for diesel engines

A numerical model of the combination electronic unit pump (CEUP) fuel injection system was developed in AMESim environment. The effects of five key influencing factors, including cam profile velocity, plunger diameter, length of high pressure fuel pipe, inner diameter of high pressure fuel pipe and nozzle flow rate on injection characteristic parameters, were analyzed by using the developed numerical model. On the basis, a correlation analysis between the influencing factors and injection characteristics was performed by using the design of experiments (DoE) method, and the influences of these factors were quantized accordingly. Relevant results show that both the single influencing factor and the interaction among these factors correlates with the injection characteristics, and the correlation represents a complex law with the cam rotational speed. The effect of plunger diameter on the injection pressure, cycle fuel injection quantity and injection duration is the most obvious, especially at a cam rotational speed of 500 r/min and the correlation coefficient is up to 0.82. The length of high-pressure pipe (HP pipe) has the most obvious influence on the coefficient of fuel feeding at cam rotational speed of 500 r/min and 800 r/min, and the correlation coefficient is negative. Overall, the independent influence of the factors is more significant than the combined influence of various factors. The CEUP fuel injection system is a complicated multi-input multi-output (MIMO) nonlinear system in fact.     

汽油发动机数学模型建立与仿真研究

分析了汽油发动机的控制原理和基本特征,系统研究了发动机喷油原理和点火提前角控制原理.建立了燃油蒸发与燃油膜子模型、进气歧管空气流量子模型和发动机动力输出子模型.通过仿真验证,表明该数学模型在提高汽油燃烧率,节约燃油,和功率输出稳定性方面都有较满意的表现.     

航空发动机叶片刚柔耦合动力学分析

航空发动机叶片是航空发动机重要零件之一,常常因共振而导致断裂失效。传统航空发动机叶片的振动特性分析普遍基于零次近似耦合动力学模型,该模型忽略了动力刚化项,得到的结果具有一定局限性。为了更加准确地分析高速转动的航空发动机叶片的振动特性,对叶片刚柔耦合动力学问题进行了研究。将叶片简化为柔性薄板,考虑面外变形和面内变形,并计入了面外变形引起的面内变形,即变形耦合项。采用假设模态法描述叶片的变形,运用拉格朗日动力学方程建立了做三维空间大位移运动的柔性叶片一次近似耦合动力学方程。同时采用多体系统动力学软件MSC.ADAMS对旋转叶片的动力学性态进行了研究,并将所得的叶片动力学理论模型结果和ADAMS的结果进行了比较。结果显示一次近似耦合模型理论结果与实际结果相符,而ADAMS和零次近似耦合模型在叶片高转速时仿真结果存在缺陷。基于所得的叶片一次近似耦合模型,对叶片振动频率、“频率转向”和“振型转换”问题进行了分析,验证了所提出的方法的可行性。     

仿生液压管路双向流固耦合机理及脉动吸收研究

高速高压化导致液压泵口流量压力脉动加剧,其振动控制尤为重要。借鉴“猎豹心脏出口血管能耐受高压高频血液脉动”的生物学机理和结构,提出一种具有3层结构的仿生管路,其外层为钢管,中层为硅橡胶,内层涂有减摩材料。针对仿生管路的中层,考虑硅胶材料非线性,对比分析国内外已有的硅胶材料数学模型后,选用Mooney-Rivlin模型描述硅胶材料,其模型参数由拉伸实验确定;然后,结合硅胶材料模型,对液压管路流固耦合14-方程进行修正;最后,采用ANSYS Workbench软件分别对不同管路长度和硅胶层厚度的仿生管路进行双向流固耦合仿真。数值分析结果表明,随着管路长度和硅胶层厚度的增加,仿生管路对流量脉动吸收效果不断增强。