高吸水树脂在公路工程土壤修复中的应用进展

高吸水树脂(SAP)具有高度交联的三维网状结构,吸水性和保水性优异,是土壤生态修复的关键材料。SAP加入土壤后,依靠吸附作用可将细小的土壤颗粒聚集成团聚体,团聚体数量增多可增大土壤孔隙率,减少容重,进而提高土壤吸水性能。概述了SAP的微观结构特征及吸释水原理,总结了公路工程土壤修复对SAP耐盐性、耐候性、保水保肥性、可降解性等的要求,综述了SAP对土壤结构和物理组成的影响及修复效果并提出SAP材料的土壤修复机理,指出了公路工程土壤修复的特点并展望了SAP材料的应用前景。

新型汽车覆盖件钢板性能研究

UF340作为一种新型超细晶高强钢,在汽车外覆盖件的应用上具有替代HC180BD的潜力,研究了UF340力学性能和成形性能。结果表明,在塑性、加工硬化指数和各向异性方面,UF340与HC180BD具有相似的力学性能,与HC180BD相比UF340没有明显的烘烤硬化性,2种材料的成形性能基本一致。通过Keeler模型计算获得UF340的成形极限曲线与成形试验结果存在一定差异,采用线性分段拟合方式获得的成形极限图与试验结果吻合度更高,采用该方法获得的成形极限曲线可为新材料的成形应用提供参考。

纤维增强热塑性树脂基复合材料的本构关系探讨

热塑性复合材料具有易加工成型和可回收等特性,应用前景广阔。精确的材料本构模型结合有限元分析与设计,可以缩短材料应用的研发周期、降低产品的设计成本。本文先后介绍了热压成型复合材料考虑黏性的本构模型,3D打印复合材料考虑黏性的本构模型,编织复合材料考虑黏性的本构模型,短纤维复合材料的本构模型;并展望了纤维增强热塑性树脂基复合材料后续的研究方向。

添加0.5%Si_(3)N_(4)对车用AZ61镁合金微观组织和性能的影响

研究了添加0.5%Si_(3)N_(4)(质量分数)对车用AZ61镁合金微观组织、力学性能以及耐腐蚀性能的影响。结果表明添加0.5%Si_(3)N_(4)(质量分数)后,铸态和挤压态AZ61镁合金的晶粒均细化。添加0.5%Si_(3)N_(4)(质量分数)后,部分Si_(3)N_(4)与Mg,Al发生反应生成了AlN与Mg2Si,另一部分Si_(3)N_(4)以第二相的形式存在于镁合金中,铸态AZ61镁合金屈服强度由66.7 MPa提升到了73.2 MPa,抗拉强度由105.4 MPa提升到了113.3 MPa,延伸率由1.5%提升到了1.9%,与AZ61镁合金相比,分别提升了9.7%,7.4%和26.7%。添加0.5%Si_(3)N_(4)(质量分数)后挤压态AZ61镁合金屈服强度由145.0 MPa提升到了162.7 MPa,抗拉强度由274.6 MPa提升到了284.2 MPa,延伸率由16.0%提升到了18.1%,与AZ61镁合金相比,分别提升了12.2%,3.5%和13.1%。添加0.5%Si_(3)N_(4)(质量分数)后挤压态AZ61的耐腐蚀性能也得到了提升,腐蚀电流密度由142.9μA/cm^(2)降低到了56.7μA/cm^(2)。添加0.5%Si_(3)N_(4)(质量分数)可以有效提升车用AZ61镁合金的力学性能和耐腐蚀性能。

车内零部件甲醛散发性研究

为了找到高温下车内零部件甲醛散发源,通过模拟汽车零部件在高温条件下的甲醛散发试验,利用分光光度计法对车内常用的13种材料进行试验测试,分析出不同材质在相同条件下的甲醛释放量,结合不同材料在车内的使用情况,确认车内甲醛散发的主要来源,为汽车零部件企业提供改善方向。

基于GISSMO失效准则的1500 MPa热成形钢断裂失效模型分析

以CR1000/1500HS为研究对象,基于GISSMO断裂失效准则,设计表征不同失效形式的5种测试试样;基于万能拉伸试验机和DIC测试系统,获取不同试样拉伸过程的力-位移曲线和断裂时刻的极限塑性应变;基于LS-DYNA搭建各失效试样的仿真分析模型,提取各试样断裂区域的应力三轴度;拟合获得断裂失效曲线和塑性失稳曲线,迭代获取其他模型参数;采用车门防撞梁动态三点弯曲冲击试验和仿真模型对承载特性进行分析;对比GISSMO失效模型、传统应变失效模型与试验测试的力-位移曲线差异,以验证失效模型的准确性。结果表明:Swift和Hockett-Sherby混合硬化模型可准确描述材料的塑性变形行为,关键参数误差小于5%;GISSMO失效模型获得的车门防撞梁承载特性关键参数和承载力-位移曲线与试验测试结果保持一致,误差低于5%;而采用传统应变失效准则获得的结果误差较大,最大位移的误差达到30%;表明基于GISSMO失效准则的材料模型可以准确表征CR1000/1500HS的塑性变形行为及断裂失效行为。

H420LAD钢横梁零件翻边开裂原因分析及优化

针对H420LAD钢横梁零件翻边开裂的问题,对横梁零件进行了冲压仿真,从翻边类型、主次应变、应变路径等方面对方案进行评估。结果表明,次应变是影响零件翻边开裂的主要参数,降低次应变有利于改善翻边开裂问题,材料优化的方向是提高材料的塑性应变比。提出了2种冲压工艺方案并仿真,优化模具间隙、翻边刀块到底距离等,零件成形安全裕度由0%增至4.49%,边部质量略有改善;优化板料形状、预翻边工序改为拉延、增加修边工序,零件成形安全裕度由0%增至16.44%,零件冲压合格率100%。

基于文献计量学的镁及镁合金材料领域研究进展

镁合金作为最有潜力的轻量化节能材料和储能材料,其研究发展对中国双碳战略意义重大。本文基于文献计量学系统分析了2019~2023年发表的镁及镁合金相关论文(Web of Science核心合集数据库),分析探讨了镁及镁合金领域热点研究方向。分析表明,在结构镁合金方面,微观组织、力学性能和腐蚀与防护仍是主要研究热点。生物镁材料、镁离子电池和镁基储氢材料正在受到广泛关注。基于目前镁基节能材料和储能材料发展现状,对未来研究重点进行展望。

固溶温度对Al-Mg-Si-Cu合金材料性能的影响

为研究不同固溶温度对Al-Mg-Si-Cu合金力学性能、断口形貌、金相组织和耐晶间腐蚀性能的影响,对6056铝合金热轧盘条在470~600°C范围内进行固溶处理、室温水淬及人工时效,进行室温拉伸性能测试和耐晶间腐蚀试验,并结合光学显微镜、扫描电镜和能谱分析。结果表明:随着固溶温度升高,6056铝合金显微组织中Mg2Si更充分地溶解到基体,而未溶的富Fe和富Cu相没有明显变化。拉伸强度随着固溶温度升高而提升,在540℃左右到达峰值,固溶温度升高到570℃和600℃时,强度变化很小,但伸长率随着固溶温度升高先提高后降低,耐晶间腐蚀性能随着固溶温度升高而降低。

吸力锚铸钢与碳钢焊接与控制

铸钢具有强度高、性能稳定的特点,在吸力锚主吊点结构中广泛应用。在项目生产中为控制成本,设计时会减小铸钢吊点尺寸,外加一圈碳钢E36材质的过渡夹板框架与铸钢焊接以补偿尺寸,但铸钢件含碳量高可焊性差,与E36钢焊接容易产生裂纹缺陷,且返修部位多产生于焊道根部返修难度大。文章通过开发多样的焊接工艺,详细制定焊接要求,保证了吸力锚铸钢与普通碳钢异种钢焊接的合格率,为同类结构制造提供可借鉴的经验。

C/SiC材质盘式制动器热-机耦合特性分析

为了探究新型C/SiC材料用作小型汽车盘式制动器不同载荷条件下的温度和应力特性,文中通过ABAQUS软件建立了C/SiC制动盘的三维热-机耦合模型,对不同初始速度和制动压力下的紧急制动进行了模拟仿真研究,并与传统的HT250制动盘进行了对比。结果表明:制动片对C/SiC制动盘产生周期脉冲压力,制动过程中摩擦生热造成制动盘温度周期升降,产生正弦波动的热应力,脉冲压力和正弦波动的热应力二者耦合造成制动盘Mises应力、径向应力和周向应力呈现出周期“脉冲”和“正弦”波动变化。在制动减速度为5.56 m/s2、初始速度为60 km/h条件下,C/SiC制动盘在制动摩擦区峰值温度最高为137.3℃,峰值Mises应力、径向应力和周向应力远远小于材料强度。制动盘芯部的非摩擦区域节点承受周期波动的拉应力,是容易发生疲劳失效的关键位置。随着制动减速度的提高,C/SiC比HT250材质制动盘温升更高,但应力峰值的增幅小,具有更强的抗热衰退性能,满足紧急制动的要求。

基于粒子群-细菌觅食混合优化算法的汽车碳纤维复合材料地板铺层设计

为提高白车身地板复合材料铺层优化设计的精度、效率及结构轻量化水平,提出了一种碳纤维复合材料地板铺层优化设计方法。首先建立了白车身有限元模型并验证了其有效性,然后通过力学性能测试获取了碳纤维复合材料的参数,并进行了地板铺层的概念设计和建模。接着,采用连续变量优化设计方法确定了地板的铺层厚度、铺块形状和铺层层数,并使用离散化圆整策略获得了各铺向角的离散铺层层数。优化结果表明,所提出的粒子群-细菌觅食混合优化(PSO-BFO)算法对地板质量、静态弯曲刚度和白车身轻量化系数的改善率分别为34.4%、6.0%和5.3%。

动力电池复合材料微通道结构主动液冷换热性能研究

大容量圆柱动力电池在电动汽车上的广泛应用导致电池包轻量化和热管理设计需求日益突出。以新型4680大号圆柱电池为研究对象,设计具有4种不同微通道网络(平行、分叉、蛇形和螺旋)的碳纤维增强复合材料(CFRP)圆筒散热结构,并分析微通道网络结构、冷却剂流速、微通道直径以及微通道进出口数量对其散热性能的影响规律。结果表明,在4种微通道CFRP圆筒结构中,平行网络微通道CFRP圆筒结构的整体换热性能最佳;微通道直径对CFRP圆筒散热性能的影响较小,但对泵压影响较大;二进二出CFRP散热圆筒的换热性能比一进一出圆筒换热结构具备明显优势。

基于材料成分波动的22CrMo锥齿轮渗碳淬火性能评估

以22CrMo材料锥齿轮为研究对象,通过有限元方法,研究了材料成分波动对锥齿轮渗碳淬火性能的影响。利用材料数据库软件,基于22CrMo材料元素范围的上、下限建立2组材料性能数据库;利用热处理仿真软件建立模型,并对2组材料成分的被动锥齿轮进行渗碳淬火仿真,对比分析了锥齿轮渗碳淬火后表层碳浓度、微观组织演化及齿轮变形等数据。结果表明,材料成分波动对22CrMo锥齿轮淬火后的相组织分布以及齿轮变形量影响较大,对渗碳层影响较小。

电子交联对TPO类汽车内饰性能的影响

以聚丙烯(PP)类材料分别与生物基三元乙丙橡胶(Bio-EPDM)和石油基三元乙丙橡胶(EPDM)熔融共混后制备热塑性弹性体类(TPO)汽车内饰表皮,并经过高能电子束进行交联处理,分析了不同EPDM种类的汽车内饰表皮经电子交联处理后相关性能的变化。结果表明:Bio-EPDM在电子交联后机械性能会有所提高,而EPDM表皮在电子交联后机械性能会降低;交联后的表皮材料熔融黏度升高,有利于汽车内饰花纹的保持;电子交联会提高内饰表皮的阻燃性能、热稳定性,但会会恶化内饰表皮气味,使用前需要进行低气味处理。

高强大梁用钢折弯起皮开裂原因分析

针对汽车大梁用热轧高强钢板在辊压折弯过程中发生的起皮开裂,采用金相显微镜和扫描电子显微镜对开裂件进行了分析。结果表明,在开裂部位近表层分布大量连续点状或带状夹杂物,夹杂物含有O、Al和Ti元素;钢板表层脱碳层金相组织为粗大等轴铁素体。分析认为,硬性夹杂物TiO_(2)和Al_(2)O_(3)破坏了产品基体的连续性,氧化脱碳组织降低了表层的塑性,在折弯过程中含夹杂物的基体首先发生破裂,同时使上方表层变形量增加,超出了其承受范围形成起皮开裂。通过采取中间包预吹氩技术,防止开浇初期钢水二次氧化产生氧化物夹杂,使钢板折弯层状开裂问题得到了解决。

硅橡胶垫片造成的油漆污染问题解决

在某款车生产中,举升门铰链垫片附近出现了油漆缩孔的污染现象,此缺陷出现频率较高,需要现场进行打磨返修,极大影响生产效率。经过气相色谱,质谱等试验检测确定污染物为甲基环硅氧烷,产生原因为硅橡胶垫片在经过油漆车间烘烤的时候,有析出小分子的甲基环硅氧烷,导致了油漆污染。根据该问题,将举升门铰链垫片由硅橡胶改成了三元乙丙橡胶,彻底解决了油漆污染问题。

基于静态三点弯曲超高强钢硬化行为模型分析

选取HC700/980DHD+Z、 HC780/980CPD+Z和HC700/980DPD+Z进行分析,对比了3种材料力学性能和极限冷弯性能的差异;基于5种硬化模型对材料性能曲线进行拟合,选取两类拟合度较高的模型构建了组合硬化模型,并采用R5缺口拉伸试验进行了验证;基于前防撞梁静态三点弯曲测试和仿真对标分析,对组合硬化模型进行验证,并对3种材料的承载性能进行对比分析。结果表明:HC700/980DHD+Z和HC780/980CPD+Z的极限冷弯角分别为109.8°和109.6°,优于HC700/980DPD+Z;前纵梁静态三点弯曲试验测试与仿真分析中关键参数的最大误差在6%左右,表明材料本构模型的精度较高;HC780/980CPD+Z的承载力峰值最大,达到15.1 k N;HC700/980DHD+Z达到承载力峰值的位移最大,达到52 mm;屈强比对静态承载过程的峰值力产生重要影响,而断后伸长率的增加提升了材料的强塑积和塑性应变变形,使得承载力峰值的位移增大。

基于轻量化的铸铝发动机罩生命周期评价

为实现汽车轻量化,验证熔模精密铸造产品的节能减排效果,文章对发动机罩进行生命周期评价。结合熔模铸造工艺设计出满足刚度和模态性能要求的发动机罩,建立发动机罩全生命周期评价模型;追踪生命周期能耗和温室气体(greenhouse gases,GHG)排放,并进行敏感性分析。结果表明:通过一体化集成设计使铸铝发动机罩的质量减轻17.87%,全生命周期能耗降低10.18%,GHG排放减少7.12%。该铸铝发动机罩生命周期评价结果满足节能减排要求,研究为汽车绿色低碳化设计提供了理论依据。

高分子材料老化性能综合评价方法及全周期预测

高分子材料在汽车领域的用途越来越广,研究高分子材料老化特性具有重要意义。同时,高分子材料综合老化试验成本高昂且不具备普适性,而高分子材料综合老化指标长周期预测的关键模型目前国内外鲜有研究,本工作利用聚丙烯(PP)和苯乙烯、丙烯腈及丙烯酸橡胶等三元聚合物(ASA)两种塑料25 d阳光模拟试验数据,基于塑料板材老化行为分析以及环境对PP及ASA塑料的作用机制,探究PP及ASA塑料老化性能之间的关联性。通过主成分分析法与逼近理想解排序法,将多个老化指标降维,并转化为综合老化值,对比PP及ASA塑料的抗老化性能高低。通过最小二乘法对PP及ASA塑料进行老化性能预测,并将预测PP及ASA塑料在第30 d的老化值与实测值进行对比。结果表明:硬度、拉伸强度、弯曲强度预测值与实测值具有较高的重复性,通过逼近理想解排序法计算得出ASA塑料的老化性能优于PP塑料,预测PP及ASA两种塑料在第30 d的老化值与实测值误差在2%以内,大大节省试验成本。