电动汽车转向节有限元分析及其形状优化

针对某型电动汽车转向节有限元分析及其形状优化问题,利用ANSYS Workbench对转向节进行静力学分析、模态分析、疲劳分析和瞬态动力学分析并优化。优化结果表明,转向节最大应力由749MPa降低至594MPa、安全系数由1.05提高至1.32,最低疲劳寿命系数由774.4提高至1658,转向节最低阶固有频率为3610.4Hz,远高于路面以及车轮不平引起的振动频率,有效避免共振。瞬态动力学分析结果与静力学分析结果经过多次比较发现没有明显差别,表明静力学分析从某种程度上可以有效代替瞬态动力学分析,节约分析时间。

激光熔化沉积钛合金及其复合材料组织力学性能研究进展

激光熔化沉积(LMD)技术快速、自由的成形特点为航空构件的制造和发展带来了新的设计思路和方法。对激光熔化沉积钛合金与钛基复合材料的组织结构和力学性能进行了归纳分析,包括成形工艺参数、热处理技术以及增强体种类和含量对成形钛合金与钛基复合材料组织力学性能的影响,发现成形工艺参数直接影响粉末熔化程度、熔合质量和成形显微结构,从而影响成形件组织结构及其性能,通过合适的热处理可降低成形件应力并调控成形零部件的组织和性能。钛基复合材料中增强体含量与其在基体中的溶解度密切相关,增强体含量使得激光熔化沉积钛基复合材料表现出不同于钛合金的微观组织和力学性能。最后,对激光熔化沉积技术在航空用钛合金及其复合材料零件的制造和修复方面进行了分析和展望。

电冲击处理(EST)对TC11钛合金微结构和力学性能的影响研究

为寻求优化钛合金组织和力学性能的新思路,本文采用电冲击处理方法对TC11钛合金进行组织结构调控,并利用SEM和EBSD对处理前后材料的微结构、相含量和织构分布进行表征分析,同时利用处理前后的硬度分布和压缩性能分析来体现力学性能变化。微结构研究表明,当电冲击处理时间增加至0.04 s,材料发生针状二次α向β相转变,β相含量从10.1%增加到14.4%,且初生α/β相界面平滑度增加,主要归因于电冲击处理过程的热效应和非热效应。织构研究表明,电冲击处理0.04 s后,α相织构强度从6.77增大到10.53,β相织构强度增加不明显,α相和β相织构变化与电冲击处理能量集中引起的相变有关。力学性能研究结果显示,电冲击处理0.06 s后,显微硬度和屈服强度明显提高,主要原因是样品内部析出大量细小的针状马氏体α相,起到弥散强化作用。综上,利用电冲击处理来调控钛合金微结构将是一种新的探索,可为钛合金力学性能改善提供一条新途径。

高强度柴油机活塞温度与应力场有限元分析及其结构改进

结合柴油机活塞发展现状,针对某型号高强度柴油机,利用SolidWorks建立该柴油机活塞的三维模型,并用ANSYS对活塞进行有限元分析,讨论活塞在高温环境、最高燃烧压力或最大侧向力作用下的温度场、应力分布和变形情况*分析结果表明,活塞主要承受热应力和热变形,最大耦合应力在油道顶部,约270 MPa,最大变形出现在活塞顶部边缘,变形量约0.08%,变形随活塞高度降低而减小,在裙部略有上升*活塞头部在销孔方向上热变形大于耦合变形,两者差值随活塞头部高度降低而减小*活塞在垂直于销孔轴线方向上的耦合变形总体上大于平行于销孔方向的耦合变形。同时,燃烧室喉口、环槽和销座处应力集中明显,针对上述薄弱区域进行结构改进,发现改进后应力值均显著降低,这些结构改进对高强度柴油机活塞设计开发具有重要指导意义。

颗粒增强钛基复合材料制备方法与组织性能研究进展

颗粒增强体的加入不仅使钛基复合材料(TMCs)具有复杂相组成,还改变了材料在制备与加工过程中的特性。针对颗粒增强TMCs,对其组织结构和制备方法进行简要介绍,总结了组织与性能的影响因素,包含增强体对疲劳性能的影响,疲劳断面表征分析,加工工艺、制备工艺尤其是新兴的激光增材制造对颗粒增强TMCs组织性能的影响。颗粒增强体的强化机制有应力承载作用、固溶强化、细晶强化、弥散强化等。颗粒增强TMCs的疲劳强度高于普通钛合金,断裂机制通常为解理断裂,高温下转变为准解理断裂。制备工艺与加工工艺对颗粒增强TMCs的组织性能影响显著,合理设置激光增材制造工艺参数能够制备力学性能优异、耐磨与抗腐蚀性能良好的颗粒增强TMCs。

基于有限元分析的乘用车传动轴材料与结构改进

为获得低成本且性能良好的传动轴,以乘用车传动轴总成为研究对象进行传动轴结构设计,并根据有限元分析结果对其进行材料和结构改进。运用Catia软件建立传动轴模型,利用ANSYS Workbench软件模拟分析传动轴在最大扭转载荷下的力学性能以及传动轴的振动特性,得到传动轴在该工况下的应力、应变分布情况以及传动轴在约束情况下的振动模态。分析结果显示:传动轴的扭转刚度满足设计要求,同时传动轴在约束情况下的振动频率高于发动机最高转速的振动频率,两者不会发生共振,但传动轴总成中的十字轴的最大应力高于其屈服强度,同时凸缘叉、万向节叉和花键轴均不满足最小安全系数高于1.5的设计要求。基于这一结果对凸缘叉、万向节叉、十字轴和花键轴进行材料和结构改进,发现改进后传动轴总成中各个零件的安全系数都高于1.5,符合设计要求,同时,传动轴的扭转刚度和震动频率的最低值都有所提高,进一步提高了传动轴的安全性。