铝合金活塞红外线加热热疲劳试验台架研究

文章针对铝合金活塞，特别是高强化特种车用发动机铝合金活塞的材料温度场的特点，利用红外线加热及一系列冷却调整、控制措施、保证自行设计的热疲劳试验台架对铝合金活塞的热模拟精度，并使该台架具有了进行高频影响下低频热疲劳试验研究的能力。     

铝合金活塞红外线加热热疲劳试验台架研究

本文针对铝合金活塞（特别是高强化特种车用发动机铝合金活塞）的材料温度场的特点，利用红外线加热及一系列冷却调整、控制措施，保证自行设计的热疲劳试验台架对铝合金活塞的热模拟精度，并使该台架具有了进行高频影响下低频热疲劳试验研究的能力。     

柴油机用高性能铸铝活塞

现今柴油机技术发展，给活塞能够承受的热负荷和机械载荷提出了更高的要求，同时对活塞的体积以及重量也有更加严格的限制。而如今普遍采用的硅铝合金活塞越来越无法满足现代活塞设计的要求，因此活塞材料性能的提高已事在必行。由于活塞室内温度和压力可迅速达到甚至超过4000c和200bar，热机械疲劳（TMF）和高周疲劳（HCF）的相互作用导致燃烧室喉口和底部过早出现疲劳裂纹，如图1所示。     

铝合金活塞低周材料性能表征及寿命预测

以柴油机铝合金活塞为研究对象,开展了活塞铝合金材料的低周疲劳试验。对活塞铝合金材料塑性性能采用Ramberg-Osgood模型进行了表征,表征参数经仿真验证与测试数据吻合良好。对活塞铝合金材料低周疲劳性能采用塑性应变能理论模型进行了表征,在双对数坐标系下,铝合金材料的塑性应变能与寿命呈良好的线性关系。对铝合金活塞在柴油机低周考核工况下的非线性承载特性进行了研究,根据活塞在第5个周期时的应力应变关系曲线进行了低周疲劳寿命预测,结果表明:活塞在燃烧室喉口部位低周疲劳寿命最低,为低周疲劳危险部位,在活塞的材料考核及结构设计中应重点考虑。     

柴油机活塞低周热疲劳寿命预测

以柴油机铝合金活塞为例 ,通过建立有限元计算分析模型与加速热疲劳试验 ,研究其低周热疲劳寿命 ,以局部应力—应变理论的Coffin—Manson公式和线弹性有限元理论为基础 ,总结出在热疲劳与高温蠕变相互作用下的低周热疲劳寿命预测公式 ,预测值与试验结果基本相同 ;同时又对试验结果进行分析并提出修正建议。     

焊缝热影响区疲劳分析方法下的副车架结构改进设计

针对某乘用车副车架在前期台架试验中出现的焊缝开裂问题,运用基于热影响区的焊缝疲劳寿命分析方法进行疲劳失效再现和改进设计,改进后的副车架通过台架试验。实践证明,基于热影响区的焊缝疲劳寿命预测技术能够有效降低开发过程中的盲目性,减少试验数量,缩短开发周期。     

基于柴油机考核工况的活塞高周疲劳寿命预测

针对柴油机台架耐久性试验规范规定的柴油机考核方法及工况,建立了多工况循环载荷作用下活塞高周疲劳寿命预测流程;采用Abaqus有限元分析软件建立活塞温度及应力计算模型,通过与试验数据对比进行模型标定,计算了各工况下活塞温度场及应力;采用Femfat软件考虑温度场及各种修正因素的影响对活塞单工况下高周疲劳寿命进行预测,采用双线性累积损伤准则对柴油机考核工况下活塞疲劳寿命进行预测。结果表明:采用双线性累积损伤准则可便捷地进行多工况周期性载荷下活塞高周疲劳寿命预测;活塞冷却油腔位置处寿命最低,但可满足柴油机考核使用要求。     

前置前驱动变速器试验方法

为了保证前置前驱动变速器台架疲劳试验的结果与零部件在其服役载荷条件下的疲劳性能具有某种确定的相似性，因而能根据台架疲劳试验结果推断零部件的疲劳寿命，使定扭矩、定转速的台架疲劳寿命试验具有实际的意义，结合道路试验的结果，利用相似性原理，提出了前置前驱为速器台架疲劳寿命试验的方法。     

发动机活塞热疲劳模拟试验装置

为确定活塞等受热部件的热疲劳强度，利用相似原理建立了一套试验装置来模拟活塞在实际工况下的受热情况。实际应用中证实了试验装置的可靠性，并能够在较短的时间内完成活塞的热疲劳试验。     

高速大功率柴油机活塞可靠性研究

在高速大功率柴油机研制过程中,通过对整体重力铸造活塞内冷油道、型线与配缸间隙、环槽等细节结构的优化设计、混杂增强铝基复合材料的应用、热机耦合计算分析以及试验验证等4个方面的技术研究,解决了活塞结构可靠性问题,分别通过了部件、台架耐久性考核、道路以及整车环境适应性等试验验证,同时指出了铝合金活塞进一步强化的研究方向。     

铸态铝合金气缸盖应用研究

研究了铸态铝合金的铸造工艺性能，机加工工艺性能，并作了台架试验和道路试验，对该合金的热稳定性、高温强度、热疲劳强度进行了研究。结果表明：该合金能满足气缸盖的 及铸造成形的需要。因此能够达到气缸盖原设计用材料的技术标准。     

改进重载铝活塞的技术

由于柴油机的平均压力水平不断提高,并且要求更长的工作寿命,用一般方法铸造的铝活塞已不再能胜任工作。为了改进重载活塞的性能,需要新的工艺和强化材料。 采用挤压铸造工艺可改善铝合金的疲劳性能,采用纤维强化可进一步改善挤压铸造铝活塞的物理性能。金相和物理试验表明,硬模铸造、挤压铸造、挤压铸造金属基复合材料(MMC)在疲劳、抗拉和热膨胀等高温性能方面差别很大,对磨损性能也作了比较。性能的改进有助于在重载柴油机中继续采用铝合金活塞。     

高低温车身系统开关疲劳试验台架的开发

本文主要介绍了自行设计开发的新型高低温车身系统开关疲劳试验台架的特点。此台架设计合理，操作方便，可以满足在高低温等严酷条件下的开关疲劳试验，并且已在赛欧轿车车身的4门2盖开关疲劳试验中发挥了重要作用。     

USB摄像头在活塞热疲劳试验中的应用

活塞的热疲劳试验有温度控制和时间控制两种工作模式。为保持两种工作模式下火焰温度的基本一致,采用USB摄像头进行活塞热疲劳试验台的火焰温度监控。介绍了BCB6.0作为编程环境实现火焰图像采集、图像分割处理以及平均灰度值计算的方法,并给出了实际应用结果。     

新型活塞材料——亚共晶铝-硅合金

亚共晶铝—硅合金是针对我国目前使用最多的汽车发动机而试验成功的一种活塞材料。它具有较高的机械、物理性能和优良的工艺性能。发动机台架试验和装车使用试验结果表明,用这种合金生产解放牌CA—10B发动机活塞,可以解决冷敲击和热拉缸的问题,并提高使用寿命。此外,这种合金成本较低,并可节省铜。这种合金已由全国活塞行业组推荐,取代ZL3合金来生产汽油机活塞。     

橡胶悬架用橡胶弹簧疲劳寿命预测方法研究

橡胶弹簧的疲劳寿命直接反映出橡胶悬架的疲劳寿命。介绍了一种预测橡胶弹簧疲劳寿命的试验方法。该方法通过试车场道路试验里程对试验室台架疲劳试验次数进行标定,根据橡胶弹簧的刚度损失率,分析出台架疲劳试验次数与道路试验里程之间的关系,进而根据对橡胶弹簧台架疲劳试验效果的评价来预测其疲劳寿命。通过试验验证了该预测方法的可行性。     

铝锡合金轴瓦在CA6102发动机上的应用

本文介绍了高锡铝合金轴瓦的性能及与４５锻钢曲轴相匹配时，进行发动机台架试验和装车使用试验的结果，对台架试验后轴瓦的磨损情况也进行了分析。     

转向节的强度和试验

在分析转向节承载特点的基础上得出了转向节名义工作载荷的计算方法，概述了转向节疲劳试验现状，介绍了东风汽车公司最近研制的电动谐振式转向节疲劳试验台架概况，并从技术经济角度将它与当前广泛使用的液压式试验台架进行了对比。     

结构仿真结合疲劳台架试验加速后桥开发

通过对零件的台架试验受力状况进行CAE仿真,对影响后桥总成台架疲劳试验寿命的危险区域重点分析,控制和调整生产工艺参数,制造出合格的产品。试制的后桥总成成功通过疲劳台架试验和道路试验,满足各项技术要求。结构仿真与疲劳台架试验相结合加速了后桥开发、制造和功能验证流程。     

内燃机活塞的有限元分析

本文在Pro／MECHANICA环境下，应用有限元分析方法分别完成了内燃机活塞在热载荷和机械载荷作用下的温度场及应力场分析，并在此基础上对活塞进行热结构耦合分析和运行疲劳寿命分析，确定了活塞失效的主要位置，为活塞的改进设计提供了参考。