采用优化喷丸强化工艺来提高粉末锻造连杆的疲劳强度

喷丸强化是提高机械零件疲劳寿命的一种常用的表面处理工艺，广泛地用于飞机、汽车及其他制造行业。球形铁丸时零件表面的冲击作用，会使其表层产生残余压应力，能减小零件承载时所产生的拉应力，从而提高其疲劳寿命。为量化分析喷丸强化的效果，用含2％Cu的锻造钢粉末制成连杆和试验试律，对其在喷丸和未喷丸状态下的疲劳特性进行了比较。由于零件的疲劳特性与其表面残余应力有关，所以采用X-射线衍射分析法来测定零件表面应力大小和应力深度，并确定喷丸强化的最优工艺参数。试验结果表明，经喷丸处理的连杆与试棒的疲劳强度明显高于未喷丸连杆与试棒的疲劳强度。     

应力吸收层材料拉伸与拉压疲劳试验

应力吸收层在延缓旧水泥混凝土路面沥青加铺层反射裂缝形成方面具有卓越的性能。通过沥青测力延度试验和应力吸收层沥青混合料拉伸与拉压疲劳试验,比较不同沥青的应力吸收层混合料抗拉伸和抗拉压疲劳特性。试验结果表明:应力吸收层材料具有优良的抗拉伸和抗拉压疲劳性能;特种改性Sam pave沥青混合料与STRATA沥青混合料的抗拉伸、抗拉压疲劳性能基本接近。     

汽车零部件疲劳断裂失效及其机理

零件在交变应力作用下，经过较长时间工作而发生的断裂现象称为疲劳断裂。疲劳断裂是汽车零部件中常见的失效方式之一，也是危害性最大的一种失效方式。     

利用直接拉伸试验机评价沥青裂缝密封胶的低温性能

该文介绍了一种利用直接拉伸试验机来评价沥青裂缝密封胶的低温性能的试验。选取了6种热灌密封胶及2种冷灌密封胶,利用直接拉伸试验机(DTT)获得-30℃~5℃不同温度段密封胶的热应力变化情况,以及不同密封胶在温缩时产生的拉应力作用与温度变化的关系。结果表明,可以利用热应力来区分不同沥青裂缝密封胶的粘结能力。此外不同沥青密封胶在-29℃时拉伸应力应变的结果表明直接拉伸试验机(DTT)可以用来基于沥青的低温性能分类裂缝密封胶。     

燃料电池城市客车用储氢瓶有限元分析和疲劳寿命分析

用有限元法对燃料电池城市客车用储氢瓶进行了预紧导致的残余应力应变分析和充放气条件下的表面应力应变分析,通过与实测结果进行对比可知,二者基本吻合,说明有限元模型分析结果可信。进行储氢瓶疲劳寿命分析时,先得出铝内衬零件S-N曲线,再将铝内衬筒体中部的多轴交变应力转换为等效的对称循环条件下的单轴交变应力,最后根据该S-N曲线得出储氢瓶疲劳寿命为2.57×105次循环,与实际情况相符。     

问&答

问:什么是材料疲劳?为什么说材料疲劳是汽车安全的大敌?答:我们都知道,汽车故障的原因很多,但其中有一种是使用者根本无法控制的,这就是由材料疲劳引起的结构件失效。金属材料的疲劳就是零件在受到超强作用力时可以发生变形或断裂,就像人体遭受袭击时可以发生骨折,但这不是疲劳破坏。疲劳失效是指材料在正常工作情况下,在长期反复作用的应力下所发生的性能变化。这些应力的大小并没有超出材料能够承受的范围,但是长期反复的作用就会引起材料的疲劳,材料的疲劳破     

汽车发动机气门弹簧残余应力的研究

根据气门弹簧失效机理和气门弹簧的应力分析,阐述了与钢丝轴线呈45°(或135°)方向的残余应力是直接影响气门弹簧疲劳性能的因素。采用X射线应力测试仪对去应力退火和喷丸强化处理两道关键工序中弹簧的内、外圈表面和不同喷丸强化处理参数下次表面的残余应力进行了试验,并对气门弹簧进行了模拟发动机实际工况疲劳试验验证,得到了气门弹簧在这两道关键工序中残余应力和疲劳性能的关系,为今后通过优化工艺来改善气门弹簧的疲劳寿命和性能奠定基础。     

问&答

问:什么是材料疲劳?为什么说材料疲劳是汽车安全的大敌?答:我们都知道,汽车故障的原因很多,但其中有一种是使用者根本无法控制的,这就是由材料疲劳引起的结构件失效。金属材料的疲劳就是零件在受到超强作用力时可以发生变形或断裂,就像人体遭受袭击时可以发生骨折,但这不是疲劳破坏。疲劳失效是指材料在正常工作情况下,在长期反复作用的应力下所发生的性能变化。这些应力的大小并没有超出材料能够承受的范围,但是长期反复的作用就会引起材料的疲劳,材料的疲劳破     

基于间接拉伸的老化沥青混合料残余寿命评价

为评价老化沥青混合料残余寿命,通过室内模拟老化条件制作试件和现场取芯试件,采用一次性间接拉伸试验探讨不同老化时间水平下试件的弹性模量、破坏模量以及劈裂强度演化规律,提出了以弹性模量为基础的老化系数评价指标;采用应力控制模式下的间接拉伸疲劳试验,研究了老化系数、残余疲劳寿命以及累计耗散能的关系。结果表明：在不同老化时间水平下,各评价指标的变化幅度存在显著差异,在老化初期弹性模量和破坏模量的变化幅度高于劈裂强度,弹性模量敏感性强、区分度高以及变异系数小能可靠和合理地评价老化沥青混合料力学性能;在短期老化时,老化系数增量显著,随着老化程度增加,老化系数增量趋于平稳;老化系数与残余疲劳寿命、累计耗散能存在良好的相关性,残余疲劳寿命和累计耗散能随着老化系数的增加而增加。     

1300MPa级高强度螺栓的开发及其力学性能研究

用42CrMoVNb(ADF1)钢，研制了1300MPa级高强度螺栓，结合生产工艺对其主要力学性能进行了试验研究，对经不同表面处理的螺栓进行了残余应力测试，分析了其残余应力的变化和对疲劳性能的影响。结果表明，1300MPa级高强度螺栓在热处理后滚丝对提高抗拉强度和降低缺口敏感性有利，表面经磷化处理和“达克罗”处理对抗拉强度和缺口敏感性没有影响，但降低螺栓表面滚压或滚丝的残余压应力并由此影响螺栓的疲劳性能，表面经磷化处理的螺栓疲劳性能优于表面经“达克罗”处理的螺栓。     

制造工艺对铝缸盖高周疲劳耐久性的影响

由于铸造工艺的缘故,导致气缸盖的材料高周疲劳特性分布不均匀。为了模拟制造工艺对铸件机械性能的影响,Ford汽车公司开发了虚拟铝铸造工具。虚拟铝铸造的特点之一是能预测高周疲劳强度分布。由于残余应力对气缸盖的高周疲劳也起着重要作用,因此对残余应力也进行了模拟,并将其用于气缸盖的高周疲劳分析。采用ABAQUSTM软件对气缸盖总成、热应力和工作应力进行模拟。将工作应力与残余应力结合在一起,进行高周疲劳计算。采用FEMFATTM疲劳测试有限元分析软件进行高周疲劳分析。基于虚拟铝铸造模拟获得的局部材料特性,建立了用户定义的赫氏图。结果证明,利用在FEMFATTM软件中得到的局部特性分布,可显著提高气缸盖高周疲劳模拟结果的精确度。     

新型高性能钢板弹簧及其喷丸强化

本文研究了新型高性能弹簧钢38SiMnVB。该材料在热处理后获得高的强度和塑性及强韧性配合，与传统弹簧钢相比较，有高的疲劳性能，满足了新型汽车的技术要求。同时，通过板簧表面残余应力场的分析，讨论了喷刃强化对疲劳性能的影响。38SiMnVB板簧经喷丸引入高的表面残余应力和最大残余应力并达到一定的深度，疲劳裂纹萌生的循环周次较长，也表现出较强的减缓裂纹扩展能力，因而具有良好的疲劳性能。     

AC+CRC复合式路面温缩反射裂缝的疲劳扩展

为了深入研究AC+CRC复合式路面在温缩应力作用下的反射裂缝疲劳扩展规律,基于扩展有限元(XFEM)方法和能量释放率改进型Paris公式,对AC+CRC复合式路面温缩型反射裂缝疲劳扩展过程和影响因素进行了动态模拟和分析,得到了温缩应力循环作用次数与沥青面层内裂缝长度的关系和裂缝尖端能量释放率变化规律。结果表明,连续配筋混凝土基层温度变化较小时,可降低裂缝尖端能量释放率,延长面层疲劳寿命;沥青面层疲劳寿命随着基层配筋率提高而延长,有效抵抗裂缝扩展的面层厚度增加;能量释放率极限值较高的沥青面层疲劳寿命较长,抵抗反射裂缝扩展的能力增强。     

聚丙烯纤维混凝土直接拉伸性能的试验研究

重点研究聚丙烯纤维增强混凝土在单轴直接拉伸荷载下的力学性能和纤维混凝土的单轴拉伸应力变形全曲线。提出单轴拉伸相对应力裂缝宽度曲线的理论方程式。由单轴拉伸全曲线得到了纤维混凝土的应力裂缝宽度曲线、断裂能及特征长度等。试验发现:当纤维体积掺量为0 14%时,纤维混凝土的轴心抗拉强度比基准混凝土提高20%,极限拉伸应变提高49%,断裂能提高68%,临界断裂时的最大裂缝宽度增加55%。聚丙烯纤维具有良好的阻裂性能,增强了硬化混凝土的能量吸收能力。     

高等级沥青路面表面裂缝扩展规律及寿命研究

为了减缓沥青路面表面裂缝,基于断裂力学理论并应用有限元软件ABAQUS,建立了20节点等参元有限元模型,对路面表面裂缝进行数值计算,且采用Paris公式预测了表面裂缝扩展寿命,分析探讨了应力强度因子K2在表面裂缝扩展过程中的变化规律及路面结构参数对表面裂缝疲劳寿命的影响。计算表明:(1)表面裂缝的扩展只考虑偏荷载作用,在裂缝的扩展过程中,随着表面裂缝向下不断的扩展,其K2增大到一个峰值后,再缓慢下降。(2)在路面结构参数正常取值的范围内,对表面裂缝扩展寿命影响较大的是面层厚度、面层模量、基层模量,而土基模量、底基层厚度、底基层模量、基层厚度对表面裂缝扩展寿命的影响很小。     

含裂缝多层体系动静荷载结果对比分析

通过在路表面施加移动荷载来模拟真实行车荷载,利用三维动态有限元技术,对含裂缝多层体系进行了计算,得到了路面各结构层反射裂缝尖端动态应力强度因子,并分析了移动荷载与静载情况下Ⅰ型、Ⅱ型强度因子的差别.通过分析发现反射裂缝在底基层和基层时动态应力强度因子最大值要明显大于静载计算值,最大差别能达到几倍,而裂缝扩展到面层以后,两者结果差别不大.最后通过广义Paris公式对动静荷载下路面的疲劳寿命进行了计算,计算结果表明动载疲劳寿命远低于静载疲劳寿命.     

氯化钙水溶液淬火剂的研制和使用——“新淬火介质的研究”

本文报导不同浓度氯化钙水溶液淬火剂的冷却特性和在生产中实际应用所取得的效果。两年来的实践和生产结果表明,饱和氯化钙溶液作为淬火剂可使钢件获得不低于水淬的硬度,而变形和开裂的情况却和硝盐分级或油淬相似。可以用为中高碳钢薄壁、细长或形状复杂零件的淬火剂以代替硝盐分级或水、油双液淬火。随着溶液浓度的降低.淬火冷却速度、淬透层深度或表面硬度都在增高。在低浓度时,还可能获得比淬水或甚至淬盐水时有更高的硬度。某些钢种淬火时在零件表面残留有拉应力时,改用氯化钙溶液淬火后可获得残余压应力,对于零件的疲劳强度和使用寿命可望得到提高。目前正在继续研究扩大应用,希望获得一系列水油间性能的淬火剂,或寻求具有更剧烈冷却性能的淬火剂。     

正交异性钢桥面铺装层表面裂缝应力强度因子分析

首先建立了正交异性钢桥面系三维断裂力学有限元模型,计算并对比了开裂铺装层与完好铺装层表面最大拉应变值,结果发现铺装层开裂后会使表面拉应变值减小,表明铺装层表面最大拉应变不适合作为带裂缝铺装层的设计指标,因为铺装层的疲劳破坏是由裂缝前沿的奇异应力场强度,即应力强度因子的大小所决定;接着计算了铺装层表面纵向裂缝和横向裂缝的应力强度因子值,分析了应力强度因子随荷载作用位置变化的规律,确定了轴载作用的最不利荷位。     

半刚性基层沥青路面的断裂力学计算方法及其应用

在假定半刚性基层中有一贯通整个厚度的裂缝以及其反射到面层两种情况下，用有限元法对西三线模型在温度和荷载共同作用下的应力和裂缝尖端的应力强度因子进行了计算，估算 疲劳寿命，讨论了西三给半刚性基层沥青路面的开裂机理。计算结果表明，对于西三线而言荷载应力是影响路面的主要因素，而温度应力也是不可忽视的；基层裂缝的存在对沥青路面的开裂起着重要作用；非对称荷载对裂缝的扩展影响更大。     

连续配筋混凝土路面早期力学响应现场测试与分析

为了确定环境荷载作用下连续配筋混凝土路面(CRCP)力学分析模型中的边界条件,对环境荷载作用下CRCP的早期应力、应变进行测试。将应变计植入无应力瓦中测试混凝土与应力无关的应变,将应变计纵向埋入CRCP不同深度处测试混凝土的总应变、钢筋的应变、混凝土的膨胀系数以及凝结时的温度和应变,并计算出混凝土的应力。结果表明:在进行环境荷载作用下CRCP应力、应变分析时,混凝土与钢筋不是完全粘结的,裂缝处不能采用固定或自由边界条件,测试出的裂缝处钢筋的应力可以直接体现在裂缝处边界条件中;路面开裂时混凝土的应力与直接拉伸强度比较接近。