活塞组机械疲劳试验的有限元仿真

对某铝合金活塞在机械疲劳试验机上做的疲劳试验进行有限元分析,为活塞的改进设计提供依据。采用装有活塞销的三维整体活塞有限元模型,应用接触单元模拟实际情况,对活塞在交变机械载荷作用下的应力和应变进行了计算,找出了危险点部位,计算结果与试验吻合。

柴油机钛合金活塞裙部失效分析研究

针对某适度隔热柴油机在标定工况下,TC4钛合金活塞裙部两侧发生磨损失效的问题,采用金相组织分析、电镜扫描等方法对活塞裙部磨损区域进行微观分析,再结合有限元分析软件ABAQUS对活塞裙部进行变形量的宏观分析,共同探究柴油机活塞裙部的磨损失效机理.分析结果表明,活塞裙部变形量最大区域与磨损区域相吻合,失效的主要原因是活塞裙部刚度不足,在高温高压作用下产生变形与缸套发生黏着磨损.通过改进活塞主要结构参数,使得裙部变形小于二次修正值,从而避免活塞裙部四点磨损失效问题.

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。

有限元计算在活塞失效分析中的应用

发动机在运行过程中,活塞受到多个力的作用,活塞又因自身结构复杂,所以在活塞损坏时很难找到造成失效的真正原因。本文通过利用有限元分析技术,对实际生产及实验中的发动机失效分析进行指导,确定失效零部件的真正原因及失效机理。通过有限元分析找到的薄弱部位有针对性地提出改进措施,在台架试验中验证改进措施及分析结果的有效性。

有限元分析与疲劳评价在活塞开发中的应用

应用ANSYS结构分析和FE-SAFE疲劳分析软件,对某型柴油机活塞结构进行了三维有限元计算,求得活塞温度场和综合应力场;分析结果经疲劳分析软件处理,以云图方式显示出活塞的疲劳循环次数和安全系数。

活塞热负荷测试及有限元分析

本文对国内外目前对活塞温度场测试的方法进行了具体的阐述 ,并对各方法的优缺点进行了说明。

细微特征对活塞有限元分析结果影响的研究

随着有限元分析技术的广泛应用,得到与实际情况吻合的分析结果,用以指导活塞的设计与优化成为分析人员所追求的目标。对细微特征合理的简化能够缩短分析周期,但不适当的简化则会得到与实际情况相背离的结果。由于不适当的简化掉活塞回油孔结构,得出了与试验完全不同的结果,最后通过结构优化才得以通过试验。本例活塞特殊的回油孔结构特征对有限元分析结果产生了巨大的影响,因此不能简单地简化掉这一细微结构进行有限元分析。

Al-P中间合金在Al-Si活塞合金中的应用

在实验室和生产条件下研究了Al P中间合金对共晶和过共晶Al Si活塞合金的变质工艺特点、变质效果和力学性能等的影响。结果表明 :使用Al P中间合金操作简单 ,变质效果好且稳定 ,力学性能也比其他变质剂有不同程度的提高 ;使用该中间合金无渣、无污染 ;从时间上看可以完全省去变质处理过程 ,节约能源 ,提高合金的实收率 ,降低铝耗 。

柴油机活塞异形销孔结构设计与疲劳试验的综合性研究

针对某高负荷柴油发动机活塞在试验中出现销孔磨损及机油粘结的现象,基于对销孔表面承载和混合润滑模型的分析,提出了优化销孔表面应力分布的曲面设计方法。设计了6种不同幂指数函数销孔型面,利用数值模拟方法进行了活塞销孔的第三主应力分布对比,用于确定销孔的优化设计方案,并利用发动机试验进行了对比考核。分析及试验结果表明,采用合适的幂函数形式的活塞销孔型面结构可有效的均衡应力分布,达到了实现销孔动力润滑的目的。

销孔结构设计对活塞可靠性影响的研究

不同销孔结构参数对活塞可靠性的影响不同。对汽油机活塞,采用5种方案进行了机械负荷与热机械耦合负荷下的应力对比及液压疲劳试验下的循环寿命对比,其中相对于销孔中心设计的非对称减压弧结构更为明显地降低了应力集中现象;稳定的热负荷降低了机械负荷作用于销座部位的应力。柴油机活塞异形销孔降低销座部位应力的作用与汽油机活塞类似。分析与试验表明:柴油机活塞异形销孔与圆柱形销孔相比,提高了燃烧室喉口的拉伸应力幅值;销孔的优化设计可提高顶部的可靠性。

活塞结构刚度对动力学性能影响的研究

用矩阵来描述活塞的径向刚度,并在试验台架上对不同位置加载,测得规定点处的变形量,从而确定活塞整体刚度的分布情况。利用建立的动力学模型分析活塞刚度变化对二阶运动、敲击动能及摩擦功损失等的影响,为确保活塞温度场、热变形及缸套安装变形等边界条件的准确性,使用硬度塞测温试验、缸孔轮廓仪等得到的实测数据对模拟过程进行标定和验证。计算结果表明:活塞动力学分析要同时考虑缸套和活塞刚度的影响,否则计算得到的活塞摆角偏小,摩擦损失偏大,而敲击动能则随着曲轴转角的不同而与实际情况产生周期性偏差,有些偏差值甚至会达到70%;改变活塞结构会改变活塞的刚度,通常当裙部刚度增大后,活塞在每个换向时刻的最大摆角会减小,同时在每个敲击时刻的敲击能量峰值也会减小。

微量混合RE对Al-Si多元活塞合金的高温强化及组织分析

作为以低成本提高现役活塞合金高温性能的初步探索,利用材料高温试验机、扫描电镜、电子探针等手段研究了加入微量混合RE对ZL109活塞合金高温强度和显微组织的影响。试验结果表明,微量混合RE对ZL109合金可起到微合金化作用,提高其高温强度。加入微量富铈混合RE,合金中AlNiCu耐热相数目增多,使合金耐热性提高。此外,微量富铈混合RE可在ZL109合金中形成一种呈颗粒状的Al-Ce-La-Ni-Cu-Si稀土化合物,为合金进一步强化开辟了新思路。

Al-5%Ti-0.07%B对Al-Si活塞合金组织和性能的影响

研究了Al 5%Ti 0 07%B中间合金对共晶Al Si活塞合金组织和力学性能的影响。结果表明,加入Al 5%Ti 0 07%B中间合金能细化共晶团。当加入时间不超过10min时,合金的初晶Si得到细化,硬度和抗拉强度都有所提高,当加入时间超过30min,合金的初晶Si和共晶Si都明显粗化,室温抗拉强度略有降低,硬度和高温抗拉强度略有提高。

发动机活塞销孔偏心对摩擦磨损影响的研究

对不同发动机运转工况及不同销孔偏心进行了发动机试验和活塞动力学模拟对比研究。研究结果表明:柴油机活塞接触压力对偏心量的敏感程度要高于汽油机活塞,小偏心量往往会产生较大的裙部接触压力,而随着偏心量增大,裙部最大接触压力会逐渐减小,但当偏心量增大到一定程度后,裙部最大接触压力反而会有增大趋势;活塞主推力面累积磨损载荷增长主要发生在做功行程前半段,在排气和进气行程几乎没有增加,次推力面累积磨损载荷增长则主要发生在排气行程中间时刻,在进气行程几乎没有增加。销孔中心改变导致活塞质心位置发生了改变,引起了相关性能改变,通过对某汽油机活塞销孔偏心进行优化,活塞裙部主推力侧磨损载荷由27.46MW/m^2变为1.12MW/m^2,降低了近25倍,解决了活塞裙部磨损问题。模拟结果与试验结果十分吻合。

发动机活塞机械强度试验影响因素的探讨

为评定发动机活塞结构的可靠性进行了活塞液压机械强度疲劳试验。首先建立了试验结果与发动机活塞实际运转过程中失效的等效性。试验结果表明:在参数控制中,最高燃烧压力、压力标准偏差是影响试验结果的主要因素,同时要控制残余波形、试验温度、加载频率等参数,以提高试验的可比性和准确度;活塞热处理方式也是影响活塞销座机械强度疲劳可靠性的重要因素。

发动机活塞销孔座机械疲劳机理的研究

随着发动机爆发压力的不断提升,高功率发动机活塞销孔部位疲劳开裂失效事故频发。为此,本文中采用液压机械疲劳试验系统,对活塞销孔座分别进行"载荷"、"步进载荷"和"步进压力"3种方案的加速疲劳试验,为活塞机械疲劳机理研究提供依据。另外,通过建立活塞销孔寿命公式和评估铝硅合金的裂纹扩展速率,可有效预测活塞的使用寿命。

基于GMM的活塞异形销孔加工原理研究

针对现有加工方法难以实现非圆曲面形活塞异形销孔加工的现状,提出了一种基于超磁致伸缩材料的活塞异形销孔加工机构,通过理论分析建立了伺服刀杆机构进刀数学模型、超磁致伸缩材料控制模型及磁场控制数学模型,并在此基础上进行了部分试验,取得了较好的效果,为非圆曲面形活塞异形销孔的高速精密加工,提供了一条新途径。

内冷油腔对高强化内燃机活塞2阶运动的影响

采用硬度塞测量活塞表面温度,借助有限元分析获得活塞的温度场和变形量,并进一步采用动力学软件研究内冷油腔冷却和内腔喷油冷却对活塞在缸内2阶运动和受力的影响。结果表明,与内腔喷油冷却相比,采用内冷油腔冷却时活塞的温度梯度和热变形量减小,摆角和横向位移幅值增大,由此引起的活塞与缸套之间的峰值作用力减小,活塞的热负荷降低,预期的疲劳寿命延长;同时,摩擦、磨损、侧向力和裙部压力等也明显改善。

Al-5%Ti-0.25%C对Al-Si活塞合金组织和性能的影响

探讨了Al 5%Ti 0 25%C中间合金对共晶Al Si活塞合金组织和力学性能的影响。结果表明,加入0 5%的Al 5%Ti 0 25%C中间合金后,初晶Si的平均尺寸由原来的45μm降为40μm,共晶Si变短,而且能细化共晶团,提高常温抗拉强度。Al 5%Ti 0 25%C中间合金的加入量达到1%时,常温抗拉强度不再继续提高。加入Al Ti C中间合金后随着静置时间的延长,常温抗拉强度变化并不明显。

铝合金活塞销孔加工过程工艺优化

针对铝合金活塞生产过程中镗孔粗加工时出现的销孔外口材料崩边的现象,采用理论分析及有限元仿真分析了原因,揭示了切出时负剪切效应及作用机理,并进行了刀具材料、加工工艺方式、刀具形状、刀具结构和润滑方式等的优化改进设计。刀具材料由硬质合金改为金刚石(PCD)、加工工艺方式由"粗加工―半精加工―精加工"改进为"粗加工—精加工"、刀具形状由方形改为菱形、刀具结构由"对称型"改为"非对称型"、润滑方式由使用切削液改为高速干切削,优化改进后在铝合金活塞生产加工获得了良好的应用效果。