一种基于自适应Kriging集成模型的结构可靠性分析方法

基于Kriging模型的复杂结构可靠性分析结果高度依赖于Kriging模型的拟合精度,在构建Kriging模型的过程中,不同相关函数和回归函数的选择均会影响模型精度。为解决模型的不确定性对可靠性分析结果的影响,同时兼顾计算效率和精度,基于Kriging模型和蒙特卡罗模拟(MCS)方法,提出了一种结合自适应集成策略和主动学习函数的结构可靠度计算方法。该方法考虑Kriging模型的建模不确定性,将多种Kriging模型组合,构建了一种综合考虑样本点贡献和样本点距离的主动学习函数,通过主动学习函数迭代更新集成Kriging模型直至满足收敛条件,最后通过构建的集成Kriging模型和MCS方法进行结构可靠性分析。数值算例和工程算例结果验证了所提方法的有效性,该方法与其他主要方法相比稳健性更好,在保证计算精度的同时,计算效率更高。

缸盖-缸垫-机体联合仿真在某产品开发中的应用

缸盖和机体组件作为发动机的本体支撑件,工作过程中承受复杂的机械载荷和热负荷,其可靠性直接决定了发动机的使用寿命。因此针对缸盖和机体在产品设计开发中需要进行详尽的评估验证,保证结构设计的合理性与可靠性。本文介绍了产品设计阶段针对缸盖、机体设计与缸垫联合仿真的评估方法,结合某产品开发过程对该仿真方法进行了详细阐述。根据产品后续试验结果,对仿真计算结果进行了对标验证,确认了联合仿真方法的合理性和有效性。

TiN涂层刀具的抗热冲击性能

采用激光照射的方法研究了TiN涂层刀具的抗热冲击性能,并用有限元的方法计算了TiN涂层刀具在激光照射过程中产生的应力分布。结果表明:利用激光照射的方法研究涂层刀具的抗热冲击性能是可行的,将激光的临界功率密度作为评价涂层刀具抗热冲击性能的参数;涂层在激光照射过程中产生的压应力作用下发生失稳翘曲,进而导致裂纹的产生。试验结果和有限元计算结果吻合良好。

Ti基与Cr基氮化物涂层的抗氧化性能

选用TiN,TiAlN,CrN和CrAlN 4种涂层材料,使用电阻炉对试样加热并保温,进行抗氧化性能实验,利用SEM、EDS和XRD获得了氧化结果。结果表明:Ti基涂层的氧化机制以O原子向涂层内部扩散为主;Cr基涂层的抗氧化机制为N原子和Cr离子向涂层表面的扩散所形成的微孔诱发的氧化;Cr基涂层比Ti基涂层具有较好的抗氧化性;Al的加入使得TiAlN与CrAlN涂层的氧化性能和高温后硬度提高,特别是CrAlN氧化后生成的致密Cr2O3和Al2O3混合氧化物使其抗氧化性能达到最优;氧化及涂层与基体的热涨失配使得几类涂层最终开裂失效;四种涂层的抗氧化能力为CrAlN>TiAlN>CrN>TiN。

自润滑刀具的研究现状和发展趋势

针对干切削加工,一方面要开发新型的刀具材料及刀具涂层技术,并使之相结合,提高刀具耐磨损和耐高温性能;另一方面要设计新型的自润滑刀具实现刀具的自润滑,提高刀具减摩润滑性能的同时保证自润滑刀具基体机械性能,并针对不同的加工条件选择合理的刀具几何结构和刀具材料,这是设计开发干切削刀具的有效途径。

某金属压波垫片密封失效机理仿真研究

在面对金属压波垫片密封失效故障时,往往以面压不足作为分析问题的切入点,然而从该角度出发分析本文所述故障时,却无法解释故障现象进而解决故障。通过仿真研究发现,金属压波垫片与连接件之间的反复滑移错动导致金属垫片压波结构磨损,是本文所述金属压波垫片的密封失效机理。基于上述密封失效机理,可以良好的解释故障现象,并提出了相应的改进方向,最终成功解决了故障。

水煤浆喷嘴抗热冲击性研究

用Al2O3/TiC陶瓷和YG8硬质合金材料制备水煤浆喷嘴,通过有限元计算及水淬试验对其抗热冲击性能进行了研究。仿真结果表明:急冷过程中YG8硬质合金产生的热应力小于Al2O3/TiC陶瓷;热应力在2-3s之间达到最大值,10s后趋于稳定;端面热应力沿径向的分布呈现出内孔边缘处最大,外圆柱面次之,中间部分最小。水淬试验中,两种材料表现出不同的失效形式,Al2O3/TiC陶瓷材料主要失效形式是整体开裂;YG8硬质合金材料主要失效形式是局部块状脱落。

某型号柴油机连杆小头衬套裂纹故障分析与改进

某型号国六高爆压柴油机在耐久试验后拆检过程中发现连杆小头衬套裂纹故障。针对此故障进行连杆衬套设计查核、连杆衬套生产工艺查核、不同生产工艺下零部件状态的仿真校核等分析。最终判定连杆小头衬套裂纹是由外圆面直线度超差和工装装夹导致的压痕引起。本文可对高爆压下的连杆小头衬套开裂故障改进提供参考。

热冲击试验在天然气发动机开发中的应用研究

国六天然气发动机技术路线大多采用理论空燃比+EGR路线。理论空燃比路线的采用,极大提高了发动机热负荷,并对发动机机体、缸盖、排气管、涡轮增压器等零部件的可靠性提出了极大的挑战。本文依据热冲击试验方法,通过控制发动机转速、节气门开度等参数,探讨了不同工况对发动机整机可靠性的影响;对产品设计进行了验证及改进,并对改进后的产品可靠性能进行再验证。为国六天然气发动机的开发提供参考。

发动机高温螺栓紧固可靠性研究

针对高温工作环境下螺栓轴力衰减问题,理论分析螺栓轴力衰减的原因;通过试验研究和分析螺栓工作温度、材料性能变化、高温蠕变、热膨胀等对高温螺栓的轴力衰减规律。研究表明:高温下材料机械性能下降、蠕变增加是导致高温螺栓轴力衰减的主要因素,材料、温度、载荷等影响高温蠕变速率,温度越高、载荷越大,蠕变速率越快,螺栓紧固件材料设计选择、连接结构优化、降低工作温度等可提高高温螺栓的可靠性。

AlCrN涂层的残余热应力分析

采用ANSYS有限元分析软件中的瞬态分析方法,对涂层刀具沉积过程中残余热应力进行了仿真分析。研究了AlCrN涂层残余热应力的大小、分布和影响因素。结果表明:由于涂层与基体材料的热膨胀系数不匹配,结合面区域存在严重的应力集中;基体材料、涂层厚度、沉积温度以及中间层的使用对残余应力有很大影响;基体材料为高速钢时,AlCrN涂层内残余应力大以压应力为主并随着涂层厚度的增加而减小;基体为硬质合金时,残余应力相对较小,涂层内以拉应力为主并随基体钴含量和涂层厚度的增加而减少;增加中间层可以减小残余应力。因此,通过涂层和不同基体匹配以及增加中间层可以缓和界面应力增强界面结合强度。