采用分析先导的设计方法开发新型13L重型柴油机

介绍了一种主要应用于中国重型货车市场的新型13L重型柴油机的设计开发。提供了使柴油机适用于中国市场运行的专有特性信息,详细描述了所用的设计技术。为了满足这些苛刻的要求,广泛应用了分析先导的设计方法,这一方法允许先对组件、子系统和整个发动机、后处理和车辆系统进行模拟,然后进行样机硬件设计。这样可以得到以前所不能达到的系统和子系统级的优化程度。描述了针对中国的排放策略以及对新型柴油机的实体设计策略,并提供了一些柴油机性能耐久性的细节。讨论了柴油机的构造,详细分析了机体、气缸盖及其密封、气缸和轴承等主要零部件。重点对气缸盖、机体和气缸盖衬垫进行分析,以保证在很高的缸内压力下密封的可靠性。讨论了在很高的缸内压力下工作的灰铸铁气缸盖的设计。同时也给出了轴承系统在不同润滑和运行条件下的优化和可靠性设计。对燃烧室的热流量进行估算,并根据估算结果对所采取的措施作了说明。     

承受高爆发压力的气缸盖设计方案

将来，发动机缸内最高爆发压力和零件的热负荷会进一步提高，除机体曲轴箱和曲柄连杆机构外，还涉及到气缸盖。如何才能在结构设计上更好地满足对气缸盖提出的更高要求，FEV发动机技术有限公司设立了一项内部研发任务，设计了多种气缸盖方案，并彼此进行比较。     

铁路钢桁梁桥面系纵梁上平联节点板开裂成因试验研究北大核心

采用纵梁和横梁的桥面系是既有铁路钢梁常用的结构形式,因其直接承受来自于桥枕的列车活载,容易产生裂纹等病害。以一座重载铁路64 m单线简支下承式钢桁梁为例,对桥面系纵梁上平联节点板出现的裂纹病害进行了现场试验研究,测量开裂节点板及其连接角钢、附近桥枕在过路列车通过时的应变历程,并对更换下来的节点板进行金相分析。应变试验结果表明:纵梁跨中位置节点板应变较大,且随着活载的增加,节点板应变呈非线性增长趋势。金相分析结果表明:钢板母材开裂位置无杂质等材质缺陷。判断该节点板开裂为非偶发性病害,建议设备管理单位加强对应位置巡检或对薄弱处进行加固处理。     

GM公司采用均质充量压燃技术的汽油机

GM公司介绍了一种以缸内压力为发动机控制基础的均质充量压燃-燃烧过程。一种可变气门机构在工作中控制残余废气量,并且采用直接喷射均衡了气缸差异。研究认为,为了调节最大效率的燃烧重心位置和弥补在实际运行中无法控制的边界条件的影响,必须有一种能对发动机可靠控制的缸内压力传感技术。     

轻量化高性能发动机的气缸盖衬垫优化设计实例

介绍一种多层金属气缸盖衬垫设计实例。这种新型衬垫由3层金属薄层构成。1层带小凸纹的薄金属层作为中间层，用于气缸孔的燃气密封。在实际发动机试验中，使用在密封凸纹区涂覆橡胶的衬垫，观察在挡圈垫片上附加凸纹的影响。气缸孔部分衬垫各层间涂覆橡胶层的剥落显示出附加凸纹方向的差异。讨论认为，附加凸纹不仅对燃气压力可能有静态密封作用，并且在发动机运行条件下，能有效维持涂覆橡胶的弹性。表面涂层是新型衬垫设计中引入的另一个新设计特性。表面涂层是一种柔软的弹性树脂涂料，其作用是减小衬垫金属层上橡胶涂层压紧发动机配合面后的剥落。在热冲击试验中观察到，表面涂层可有效减少橡胶塌陷、屈服和涂层剥落等现象。论述了发动机配合面的粗糙度由具有吸收剂作用的表面涂层冷流特性填充。此外，还论述了表面涂层能够保护橡胶免受冷却液的负胀影响。     

铁路客车车体小弯梁裂纹分析与优化

根据铁路客车车体小弯梁形状特点,一般采用压型模成型工艺,但在加工过程中经常出现裂纹。文章利用通用软件Abaqus,采用成型极限理论,对小弯梁的成型过程进行了仿真计算,同时通过试验的方法测定了材料的材料参数和FLD曲线,找到了裂纹产生的原因。通过调整开孔位置,避开危险区域,对小弯梁进行了优化,优化后的小弯梁在成型过程中没有出现裂纹。     

小直径剪力钉抗剪性能试验研究

为研究小直径剪力钉的受力性能及破坏形式，按照某种组合结构的剪力钉内部参数（包括剪力钉间距、钢板厚度）设计并制作3组共6件小尺寸剪力钉进行推出试件试验，从而分析其破坏过程、抗剪承载力、滑移、剪力钉轴向应变等力学行为，并与不同规范计算得到的剪力钉抗剪承载力进行对比。结果表明：小直径推出试件破坏模式均为一侧剪力钉根部被剪断；剪力钉下侧混凝土出现细小裂纹；提高剪力钉焊接处钢板厚度会减小极限承载力时的滑移；试件平均单钉抗剪承载力为27.9 kN，欧洲规范计算值与试验值吻合较好。     

高燃烧压力柴油机的气缸盖衬垫

柴油机内的燃气压力比汽油机的高,密封燃烧室的气缸盖衬垫工作环境很严酷。衬垫的密封性不仅受衬垫规格的影响,而且受气缸盖、杌体和紧固它们的缸盖螺栓的影响。所以,为了提高衬垫的性能,必须增强其材料的特性。衬垫材料的必要特性是高强度和高疲劳强度,对增强这些特性的方法进行了研究,并开发了一种新材料。已经证明,使用新材料制造的衬垫能承受很高的燃烧压力,并已用于一种高性能柴油机。     

基于小波包分析的道岔裂纹定位技术及其应用

针对城市轨道交通道岔裂纹难以监测定位的问题,利用声发射Lamb波的频散特性,提出使用单个传感器进行裂纹监测与定位,通过小波包分析算法提取同一模态下其中两个不同频率的Lamb波分量,分别获取它们到达传感器的时间差,以此可计算信号源的位置,从而实现裂纹定位。以地铁60 kg/m钢轨作为试验对象,定位准确度达到93%,表明采用该方法可比较准确地定位裂纹位置,与裂纹实际位置相对误差较小,可满足城市轨道交通道岔裂纹监测的要求。     

预应力黏钢加固混凝土梁的预应力损失分析

预应力黏钢加固法是将具有初张力的钢板固定于混凝土梁的受拉侧,以期达到一般预应力混凝土结构的效果,以改善结构裂缝受力状态,增加结构在使用过程中的刚度和耐久性.在预应力黏钢加固法的试验研究基础上,分析了预应力黏钢加固法的预应力损失种类及其产生的原因,提出了各类预应力损失的计算方法,结合试验对比表明,该方法可行,且为预应力黏钢加固设计和效果评估提供了参考.     

大功率重载货运电力机车车轴在役超声波探伤试验

针对大秦铁路使用的HXD1、HXD2型大功率重载货运电力机车车轴逐渐进入疲劳期而部分产生疲劳裂纹的情况,制作了车轴实物对比试块,计算了小角度探头探伤使用的探头角度,对从车轴端面采用直探头和小角度探头扫描疲劳裂纹分布区域进行了试验,并指出了实际操作中应注意的问题。实际情况表明,该方法能够有效地检测出机车车轴产生的疲劳裂纹。     

柴油机气缸盖残余应力试验研究

为了了解实机气缸盖在铸造、加工和运转中所产生的残余应力，对新品气缸盖和经长期运转的气缸盖用逐次切削法分别测定其残余应力。所谓逐次切削法，就是顺次将气缸盖的小部分材料切除，逐次测定被释放了的应变，再通过计算解析来求取残余应力。试验结果表明：新品气缸盖在气门过桥处存在着很大的压缩残余应力，运转后，由于受热应力影响，该压缩应力被拉伸应力抵消而大幅度降低。新品气缸盖在底板壁厚方向存在着较大的因铸造和加工而引起的拉伸应力，运转后，因热负荷作用而使应力进行了再分布，使壁厚方向应力趋于均匀。     

转向架构架转臂座疲劳裂纹分析及改进措施

介绍了某转向架构架疲劳强度的验证方法,针对疲劳试验过程中构架转臂座出现疲劳裂纹的情况,迅速组织技术人员进行攻关,分析了产生裂纹的原因,提出了改进方法,通过有限元分析计算进行疲劳寿命评估,并重新进行了试验验证,结果证明,改进效果显著。     

TBM施工隧道仰拱预制块的受力分析

运用计算软件ANSYS,采用围岩—结构模式,对TBM施工隧道仰拱预制块进行模拟动态施工的受力计算研究。计算结果表明,围岩初始应力场对仰拱受力有明显影响,随着竖向压力的增大,仰拱中心的内、外侧应力均增大;随着水平压力的增大,仰拱中心内侧应力减小、外侧应力基本不变;减小复合衬砌结构中初期支护厚度以及变刚性接头为柔性接头均会改善仰拱受力。试验数据对受力计算结果的验证表明,计算所得仰拱内力分布及变化趋势与试验结果一致。     

ST货车缓冲器弹簧的断裂分析

以铁路ST型货车车钩缓冲器的弹簧为研究对象，对其在检验过程中出现的断裂问题进行了探讨和研究。首先采用经典理论设计计算得到应力解，然后对ST弹簧外簧建立有限元模型，计算获得大量数据，再对关键部位进行实际测量，得到试验数据，综合以上3种方法得到的数据，对比分折推断出疲劳裂纹产生的原因。最后，从设计方法到加工工艺等各方面提出解决问题的方法。     

高频荷载作用下无砟轨道裂纹内动水压特性试验

研究无砟轨道以裂纹为主要形式的伤损问题时,水对裂纹扩展有重要影响。为明确裂纹内部水压力的分布规律及压力大小的影响因素,浇筑带水平裂纹的无砟轨道试件,考虑万能伺服液压机疲劳加载与水耦合作用条件,采用高灵敏度传感器测量水压,试验研究了裂纹不同位置压力变化规律和加载频率、荷载幅值对水压力的影响。试验表明,裂纹内部水压力随荷载幅值而正负交替变化,随着裂纹深度的增加,水压力增大;当加载幅值不变时,水压力随加载频率增加而增大;当加载频率不变时,水压力随着荷载幅值的增加而增大,荷载幅值和频率的影响可拟合为一个多项式关系。     

敖包梁隧道围岩与支护结构稳定性研究

隧道围岩与支护结构稳定性问题一直倍受岩土工程界关注。采用室内试验方法研究煤系岩层高岭石峰值及峰后力学特性,基于Mohr-Coulomb强度准则的岩石峰后应变软化理论,构建敖包梁隧道三维有限差分数值模型,计算隧道围岩变形特征曲线及纵剖面变形曲线,结合收敛-约束法分析隧道围岩与支护结构安全稳定性,通过现场监测,验证数值模型及计算方法的合理性。研究表明:采用理想弹塑性模型计算的隧道围岩安全系数小于应变软化模型的计算结果;分析现场监测数据可知,考虑应变软化的围岩与支护结构相互作用关系更符合工程实际情况,采用收敛-约束法计算隧道安全稳定性更加直观。     

铁路正交异性钢桥面板典型疲劳裂纹寿命估算

针对铁路正交异性钢桥面板中典型疲劳裂纹形式,建立计算模型。采用有限元数值方法模拟钢桥面板应力分布,确定各典型疲劳裂纹最不利位置;利用有限元子模型技术模拟各疲劳裂纹位置焊接细节,分析焊缝引起应力集中程度及对疲劳裂纹产生所造成影响;依据断裂力学揭示疲劳裂纹扩展速率与裂纹周围应力场关系,对几种典型疲劳裂纹进行疲劳寿命估算。结果表明:在桥面板与纵肋连接处,桥面板疲劳裂纹寿命较短,而纵肋疲劳裂纹寿命较长,这与国内外现场实测及试验结果相吻合;在横梁与纵肋连接处,其主应力较大且应力集中效应明显,极易产生疲劳裂纹。     

地铁车辆合成闸瓦产生裂纹的原因及其解决措施

对某A型地铁车辆采用的进口JURID J2338合成闸瓦产生裂纹的原因进行分析.闸瓦产生裂纹后须及时换新并提前报废处理,增加使用和维护成本;若闸瓦产生裂纹后未及时换新,可能进一步发生闸瓦掉块甚至造成磨托,影响列车的运行安全.通过对闸瓦与踏面的匹配关系分析、闸瓦的压缩强度校核计算及闸瓦弯曲试验,找到了JURID J2338合成闸瓦产生裂纹的主要原因是闸瓦局部存在应力集中.建议合成闸瓦装车后,采用小级别纯空气制动进行闸瓦磨合,使闸瓦与踏面有效接触面积达到80％以上,消除应力集中.     

地铁车辆合成闸瓦产生裂纹的原因及其解决措施

对某A型地铁车辆采用的进口JURID J2338合成闸瓦产生裂纹的原因进行分析.闸瓦产生裂纹后须及时换新并提前报废处理,增加使用和维护成本;若闸瓦产生裂纹后未及时换新,可能进一步发生闸瓦掉块甚至造成磨托,影响列车的运行安全.通过对闸瓦与踏面的匹配关系分析、闸瓦的压缩强度校核计算及闸瓦弯曲试验,找到了JURID J2338合成闸瓦产生裂纹的主要原因是闸瓦局部存在应力集中.建议合成闸瓦装车后,采用小级别纯空气制动进行闸瓦磨合,使闸瓦与踏面有效接触面积达到80％以上,消除应力集中.