船舶柴油机曲轴裂纹的有限元模态分析

针对曲轴在实际使用过程中,经常发生由于疲劳裂纹而引起的断裂事故.以机械振动模态理论为指导,通过CAXA建立曲轴模型,导入ANSYS进行模态分析,研究曲轴含裂纹前后两种状态下的动力学特性,为曲轴裂纹的识别提供了判据依据.     

船舶柴油机曲轴断裂故障原因分析及其预防

本文通过对船舶柴油机曲轴裂纹及断裂的原因分析、预防检测等论述，以力争减少此类事故的发生．     

曲轴裂纹的修理

0 引言 裂纹是曲轴的一种常见缺陷,若存在的裂纹未经检查发现而缺乏修理,或者已发现的裂纹修理不当,常常会导致曲轴裂纹进一步扩展,最终导致曲轴断裂而报废.然而,曲轴又是柴油机零部件中最重要最昂贵的部件,曲轴的使用寿命往往决定了整台柴油机的使用寿命,因此研究正确修理曲轴裂纹对于柴油机维修来说,具有十分重要的意义.     

船舶小型柴油机曲轴断裂的主要原因和预防措施

简述船舶小型柴油机曲轴断裂发生时的故障现象与紧急处理,为轮机人员处理曲轴断裂事故提供参考;对曲轴断裂的部位和实例断面进行了简要阐述,着重分析曲轴断裂原因,对船舶小型柴油机曲轴断裂提出了较为详细的预防措施,以减少曲轴断裂在机务管理中的出现概率。     

船用柴油机轴承的研磨工艺分析

各种滑动轴承(瓦)的研磨在修造船行业中是一项劳动强度高,工作量大,技术要求高的艰苦工作.文中提出的三区五块制的轴瓦纹理结构的研磨工艺,能使轴和轴承之间较好形成完整油膜,从而保证油楔力能将曲轴浮起来,使柴油机安全可靠地工作。     

柴油机曲轴易损部位分布规律的研究

文章以某型柴油机曲轴为例进行分析,首先对柴油机工作过程进行估算,然后运用有限元分析法,得出柴油机曲轴在4个冲程工作过程中的受力情况和曲轴动力数据,进而研究柴油机曲轴发生裂纹或者断裂失效的位置分布规律,用以指导曲轴设计者对关键部位、油孔位置、倒角要求等方面进行优化,指导柴油机维修人员对曲轴的关键部位进行重点维修保养。     

钢纤维混凝土Ⅰ型破坏断裂分析

钢纤维混凝土是拉应力敏感材料,在外荷载作用下,裂纹端部会产生微裂纹形成微裂区。这一特征使线弹性断裂力学不能直接分析钢纤维混凝土的断裂。同时钢纤维混凝土开裂后,钢纤维在开裂区通过提供拉应力,限制裂纹的扩展。针对钢纤维混凝土这两个特征,本文用理论和实验的方法,对钢纤维混凝土I型断裂的裂纹产生和裂纹扩展进行了研究,并得到可用有效裂纹长度代替真实裂纹长度和用闭合力等效钢纤维阻裂作用的结论。最后用线弹性断裂力学方法计算钢纤维混凝土I型断裂的临界应力强度因子和钢纤维拉应力。     

不锈钢SUS630疲劳断口分析

高速船舶推进轴系为减轻重量,采用高强度合金材料,目前常使用之材料为不锈钢SUS630。对此材料进行了孔蚀试验及疲劳试验,利用电子扫描显微镜就其疲劳断口进行照相,并针对电子扫描照相所获取的图像进行分析。依据图像显示,当无孔蚀发生时,其疲劳断裂原则上遵循疲劳裂纹初始期、疲劳裂纹成长期及疲劳瞬间断裂期三个阶段;但当有孔蚀发生时,其疲劳断裂阶段即无疲劳裂纹初始期,而直接进入疲劳裂纹成长期及疲劳瞬间断裂期两个阶段。因此,当以断口观察来判断断裂原因时,应特别注意。另由电子扫描照相所获取的图像进行分析推算,得知金属材料常数n、C、与疲劳裂纹扩展常数(da/dN)并非固定的常数,随着试验应力大小而变动,针对不锈钢SUS630材质,当ΔK值介于26至46之间时,对于应力幅值不确定时,建议金属材料常数n值取为3及金属材料常数C值取为4.40×10-15。     

基于应力云图和有限元的柴油机曲轴疲劳强度分析

柴油机在运转过程中受到剧烈的振动,会使轴系附件损坏,喷油、气阀定时遭到破坏,严重时会影响柴油机的平衡性,加剧柴油机的噪声,甚至会造成曲轴疲劳断裂。本文通过对船舶主机曲轴—轴系进行建模,采用曲轴三维整体模型,并在Ansys Workbench中进行预处理,对曲轴实体模型进行网格化分。再借助有限元软件Ansys进行受力分析,得出曲轴变形量和应力云图。最后对其进行疲劳强度分析,重点研究在气缸力、轴承支撑力以及推进轴系载荷三者作用下的曲轴疲劳强度。     

6L48/60型主机排气阀破断故障分析

6L48/60型船用柴油机主排气阀运行中在距阀盘100 mm的阀杆处发生完全破断.排气阀的材料为4Cr9Si2,用锻造工艺加工制造.对破断的排气阀进行了金相、断口及能谱(EDS)分析,结果表明,排气阀在运行过程中发生了热腐蚀,断裂方式为高温腐蚀疲劳破坏.断裂原因为阀体材料4Cr9Si2的抗热腐蚀能力较差,加速了疲劳裂纹的萌生与扩展.     

基于热弹性流体动压润滑的柴油机曲轴主轴承润滑特性分析

基于平均流量模型和Greenwood/Tripp微凸体接触理论,采用有限元法与多体动力学结合的方法,考虑柴油机曲轴主轴承轴颈和轴瓦表面粗糙度、曲轴和轴承座的变形及热效应等影响因素,建立某四缸四冲程柴油机曲轴实体模型和数学模型,分析了曲轴轴承间隙、供油压力和温度、油槽宽度等参数变化时的主轴承润滑特性,并对主轴承进行了优化.最终结果表明,四缸四冲程柴油机第二道和第四道主轴承润滑情况较差,通过增大油槽宽度、减小滑油压力、增大轴承间隙、增加粗糙度等手段可以保证柴油机主轴承最小油膜厚度增加,最大油膜压力减小,实现良好润滑。     

An upper-bound solution to the problem of plate tearing

An upper-bound solution is derived for the problem of the tearing of a metal plate by a rigid wedge. These newly proposed formulas, with no fracture parameters being used, provide an explanation to the problem of plate tearing, which is a phenomenon that occurs in the process of ship grounding. This paper starts with the proposition of a new kinematic model. Based on the fact that in many experiments there is no evidence of cracks extending ahead of the wedge tip, this new kinematic model assumes no separation between the wedge tip and the crack tip in the plate. Another characteristic of this model is that out-of-plane deformation is assumed for the region around the tip, which correlates well with the experimental observations. Rupture of the metal plate is assumed to occur ahead of the wedge tip due to ductile failure. In the case of longitudinally stiffened panels, an equivalent plate thickness is employed to take the effect of stiffeners into consideration. From comparisons of calculations with existing experimental results, it is clear that the present upper-bound solution is effective in predicting resistance force and energy absorption in the process of plate tearing, and that it can provide predictions that are close to those obtained from empirical formulas and from the theoretical formulas of Wierzbicki and Thomas, who assume that cracks run ahead of the wedge tip.     

耐压船体结构典型接点疲劳寿命评估

潜艇在潜浮过程中,由于静水外压引起的工作应力与焊接残余应力叠加,形成拉压循环应力,导致耐压船体的局部结构可能出现低周疲劳裂纹.一般情况下,高强度钢在抗拉强度提高的同时往往伴随着材料塑性储备和断裂韧性的下降,因此分析高强度钢潜艇结构的低周疲劳寿命非常重要.本文基于断裂力学和Paris公式建立了潜艇耐压结构低周疲劳寿命的工程估算方法,根据裂纹无损检测的概率统计和含裂纹圆柱壳极限应力分析,给出了初始裂纹和裂纹临界状态的建议值.应用本文的简化方法分析了某潜艇结构和锥柱结合壳模型的低周疲劳寿命,锥柱结合壳模型的数值算例表明本文的计算结果与试验测试结果相吻合.     

潜艇结构锥柱结合壳损伤容限研究

损伤容限与耐久性的结合体现了现代潜艇结构延长寿命、提高可靠性和降低维修成本的综合要求.损伤容限分析的关键问题是正确估算剩余寿命.本文以断裂力学为理论基础,通过对带有初始裂纹的潜艇典型焊接节点模型的剩余寿命有限元分析,将计算结果和试验结果相比较,考核剩余寿命有限元分析方法的可靠性,从而对有初始缺陷或裂纹的疲劳热点区域--潜艇锥柱结合壳进行剩余寿命有限元估算,在此基础上进行潜艇锥柱结合壳损伤容限研究.并对具有不同尺寸的初始裂纹结构的剩余寿命进行有限元分析,确定潜艇在交付使用和检修时的损伤容限尺寸.     

吸声尖劈对板柱组合结构水下声学特性影响的试验研究

为考察吸声尖劈对船舶声纳平台水下声学环境的影响,开展了吸声尖劈对板柱组合结构水下声学特性影响的模型试验研究。通过对板柱组合结构0%、36%、60%、100%敷设吸声尖劈材料,在声波以0°、90°、180°方向入射板柱组合结构时,研究了尖劈敷设方式、声波入射角度对板柱组合结构水下声场及散射声场的影响,得到了不同工况下板柱组合结构典型部位的声场分布。研究表明:吸声尖劈可明显改变板柱组合结构的声场分布,降低板柱组合结构的自噪声;但其抑制效果随考核位置、声波频率、敷设密度的不同而各有变化。     

某轮副机曲轴断裂事故原因分析及预防措施

文章结合柴油机曲轴的工作条件,对某轮副机曲轴断裂事故的内在和外在原因进行了分析,并针对该事故的原因对柴油机曲轴的日常维护管理提出了建议。     

空腔尖劈结构吸声性能的实验研究

对尖劈结构的吸声性能进行了实验测试,进而研究了含空腔尖劈吸声结构的吸声性能。根据变截面波导理论建立的吸声系数方程,计算了尖劈结构的吸声系数,讨论了尖劈结构吸声性能随频率、静水压力及空腔结构的变化规律,并将计算值与实验值进行了对比。研究结果表明:随着静水压力的增大,尖劈结构吸声系数曲线的形状基本不变,但其数值有所下降;同种材料不同空腔类型尖劈结构的吸声性能差别较大,在低频段尤为明显,而对于同种腔型尖劈结构,其吸声性能则主要由空腔尺寸决定;对于含空腔尖劈吸声结构,增大空腔尺寸可以使尖劈空腔共振加强而提高其低频吸声效果,但空腔尺寸过大反而会影响尖劈结构的整体吸声效果,这对水下尖劈吸声结构的设计及其在实艇减振降噪中的应用具有一定的参考意义。     

基于有限元分析和动力学仿真的曲轴疲劳寿命计算

基于某型十二缸内燃机曲轴的有限元模型,建立了包括曲轴、活塞组、连杆组及飞轮在内的三维实体动力学仿真模型,并考虑惯性力、气缸压力和相邻拐的影响.通过曲轴刚柔混合动力学仿真,计算了标准工况下曲轴的载荷历程曲线及最大应力,并利用全寿命方法(S-N法)得出了该曲轴的疲劳寿命.在此基础上,对内燃机负荷与曲轴疲劳寿命关系进行了分析,表明内燃机负荷对曲轴疲劳寿命有显著的影响.     

某船发电柴油机曲轴修理工艺分析

文章针对某散货船发电柴油机曲轴异常磨损问题,对曲轴修理工艺进行相关研究。首先介绍发电柴油机组的结构组成和曲轴存在的问题;接着分析曲轴磨损异常的原因并制定相应修理方案;然后组装发电柴油机并开机磨合,对检查存在的热态臂距差异常情况进行研究并制定调整方案;最后,继续磨合并进行负荷试验,测量热态臂距验证调整效果。研究结果表明,曲柄销轴就地磨削修理方案可行,靠近飞轮的NO.1缸曲柄臂距调整方法有效,可供同行修理中小型发电柴油机曲轴时参考借鉴。