压电式共轨喷油器及其常见失效模式

<正>1压电陶瓷陶瓷是天然或人工合成的粉状化合物,经成形和高温烧结制成的,由金属和非金属元素的无机化合物构成的多晶固体材料。压电陶瓷是在一定的工艺下,将压电材料经过高温烧结,然后进行机械加工,按照需要的方式烧上银电极,并用直流电压电场进行极化处理后得到的多晶体材料,即一种具有压电效应的功能型材料,因其生产工艺与陶瓷相似,故称其为压电陶瓷。由于压电陶瓷的极性变形特征,很快被应用到共轨喷油器上,目前,压电式喷油器主要应用     

沥青路面内桥式压电换能器性能分析

对埋置于沥青路面内部的桥式压电换能器的电压、应力等性能进行分析。通过室内试验和有限元分析相结合的方法,获得了圆弧形及矩形桥式压电换能器在荷载作用下产生的电压值与破坏规律,以及两种压电换能器应力集中处水平最大拉应力及最大剪应力的变化趋势。结果表明,圆弧形及矩形桥式压电换能器所产生的电压值基本与外加应力呈线性关系,且与加载频率无关。当外部荷载的应力水平达到0.5MPa时,圆弧形换能器的压电陶瓷在应力集中处发生断裂,而矩形压电换能器可承受0.7MPa以上的应力作用。为使压电换能器能承受0.7MPa的行车荷载作用,建议压电换能器水平最大拉应力不应超过31.5 MPa,最大剪应力的不应大于14.5MPa。     

基于超声行波方法的液滴运动驱动理论分析与试验研究

为分析超声行波驱动液滴运动的可行性,利用压电陶瓷的逆压电效应作为液滴运动的驱动源,提出弹性体平板的液滴驱动模型。建立压电振子和弹性体平板的有限元模型,使用COMSOL Multiphysics多物理场仿真软件得到了压电振子的结构力学模态和谐振频率。仿真结果表明,在压电陶瓷弯曲振动的前6阶模态中,只有第2阶模态为压电振子的横向振动模态,其它模态为一般结构力学模态,确定了选择压电陶瓷的第1阶共振频率作为压电陶瓷驱动液滴运动的激励频率。对压电陶瓷产生超声行波驱动液滴运动的可行性进行了试验。结果表明,超声行波能够驱动液滴运动,同时表明了以超声行波作为驱动来清除汽车前风挡雨滴具有一定的可行性。     

压电陶瓷的轿车车身板件振动主动控制

压电陶瓷是一种典型且应用广泛的新型智能材料,能改善汽车振动主动控制效果。文章以压电陶瓷为作动执行元件,设计了自适应神经网络控制系统,并进行了仿真分析、四边简支矩形薄板振动主动控制试验以及轿车车身板件的振动主动控制试验与研究。结果表明,以压电陶瓷为执行元件的自适应神经网络控制能够取得较好的减振效果,这不仅有助于现有轿车振动和噪声主动控制技术问题的解决,而且为其它类似应用提供了参考。     

复合材料在汽车上的应用及发展趋势

综述了金属复合材料、陶瓷复合材料及连续纤维的SMC在汽车上的应用状况,并与传统的汽车材料在性能、特点等方面进行了比较,论述了复合材料在汽车上得到广泛应用的原因。对车用复合材料的发展趋势进行分析。     

智能材料与汽车结构健康监测

为提高汽车的安全性能和智能化水平,从力学特性、传感特性和驱动特性等角度对形状记忆材料、碳纳米管复合材料、压电材料和磁流变弹性体材料等智能材料进行了分析,重点探讨了智能材料在汽车领域中的应用,总结了关键科学和技术问题,提出了智能材料在汽车结构健康监测中应用的发展方向。     

陶瓷废料在水泥混凝土路面中的再生应用研究

为解决梧州市陶瓷园废弃陶瓷的回收处理问题和道路行业资源紧缺现状,以梧州市陶瓷产业园的废弃陶瓷作为研究对象,对废弃陶瓷在路面应用的可行性进行研究。根据普通混凝土配合比的设计,利用材料的表观密度比进行线性代换陶瓷再生混凝土的配合比,制成废弃陶瓷再生混凝土;对不同掺量的陶瓷再生混凝土进行抗压、抗折及坍落度试验研究,试验最后对梧州市陶瓷园的陶瓷进行力学性能及化学成分分析,探究混凝土的力学强度变化规律与陶瓷相关性能的内在联系。结果表明:梧州市陶瓷园的废弃陶瓷中含有的主要化合物有二氧化硅和碳酸钙。在一定范围内,由于碳酸钙的影响,陶瓷再生混凝土的抗折及抗压强度随陶瓷掺量的增加而增加,而陶瓷再生混凝土的坍落度随着陶瓷掺量的增加而减少,其陶瓷的最佳掺量范围为50%～70%。     

陶瓷在超薄磨耗层中的应用研究

首先对废陶瓷的来源及其处理过程进行了介绍,分析了由废陶瓷破碎而成的集料的各项物理力学指标。然后通过对陶瓷超薄磨耗层沥青混合料的配合比设计,研究不同陶瓷掺量下的沥青混合料的各项路用性能指标,分析陶瓷对沥青混合料路用性能的影响效果。进而,对陶瓷沥青混合料的热阻性能进行了检测,用室内热辐射试验测试陶瓷对沥青混合料降温效果的影响,评价陶瓷超薄磨耗层的热阻性能。最后,在总结陶瓷超薄磨耗层沥青混合料路用性能与热阻性能研究的基础上,确定在工程应用时沥青混合料中适宜的陶瓷掺量,并为其提供理论依据。     

沥青路面压电输出的仿真分析

为探究沥青路面压电输出能力的大小及其影响因素,基于ABAQUS软件的力学-压电耦合分析技术,建立了压电式沥青路面压电输出的三维有限元仿真模型,分析了压电陶瓷类型、轴重、路面结构参数等对压电输出的影响。结果表明:PZT4的压电输出值最大,且压电输出随荷载的增大线性增加;当PZT埋设在沥青路面上面层与中面层之间时,压电输出随上面层模量的增加而减小,随中面层模量和沥青面层泊松比的增加而增大;PZT所受应力远小于其容许应力范围,满足行车荷载作用下的要求。     

基于压电陶瓷波动法的预制拼装结构界面损伤识别研究

针对因荷载及环境等多因素影响下预制拼装结构中拼缝界面出现脱黏、滑移、分离等问题,提出了一种基于压电陶瓷波动法的预制拼装结构界面损伤识别方法。该文设计并制作了一个预制拼装试件,将压电陶瓷通过水泥浆进行封装并预先埋置在试件内部作为驱动器与传感器,再利用千斤顶给试件施加剪切力模拟试件剪切破坏,运用压电陶瓷波动法的结构健康监测原理及均方根偏差RMSD(Root Mean Square Deviation)公式,定义了预制拼装结构界面的损伤指标DI(Damage Index),通过监测预埋在预制拼装试件中的智能骨料SA(Smart Aggregate)的频谱值变化规律,并对比预制拼装试件的健康状态工况、轻度损伤状态工况及重度损伤状态工况下的小波包能量值与损伤指数。试验结果表明:预制拼装结构界面损伤指数DI会因界面损伤程度增加而增大,且能有效地量化预制拼装结构的损伤程度。上述研究成果验证了压电陶瓷波动法在监测预制拼装结构界面损伤的可行性。     

梯度功能材料及其在内燃机上的应用研究

介绍了梯度功能材料的概念、结构特征以及设计方法.以BN492QA汽油机为样机，研究了金属-陶瓷梯度功能材料对发动机性能的影响。试验表明，内燃机滑动摩擦零件的表面采用金属-陶瓷梯度功能材料后，发动机的动力性、经济性均得到明显改善。由对比分析试验可知，梯度功能材料可以显著改善发动机的润滑性、耐磨性和密封性，提高发动机性能。     

电装公司的压电式喷油器和压电执行器

与传统的电磁阀式喷油器相比,压电式共轨喷油系统中的压电式喷油器借助于压电元件所产生的力更大,且执行器具备高速响应特性。因而,单位时间内的喷油量更大,燃油喷雾雾化性能更佳,并且可以设定更短的喷油间隔。介绍日本电装公司的共轨喷油系统和压电式喷油器的结构、压电执行器的驱动方式,以及压电材料及压电元件结构等内容。     

熔渗法制备WC陶瓷颗粒增强BNi82CrSiB钎料摩擦学特性

为了提高工程机械金属构件表面的耐磨性,采用熔渗法制备了WC陶瓷颗粒增强BNi82CrSiB钎涂复合材料,并研究了材料的显微组织及抗磨损性能。研究结果表明,WC陶瓷颗粒相对均匀分布于基体BNi82CrSiB钎料,与Cr28合金相比,在不同外加载荷及配副颗粒尺寸条件下,钎涂复合材料具有优良的抗磨损性能,这归因于WC陶瓷颗粒优良的抗磨损性能。     

陶瓷热阻磨耗层材料开发及性能验证

为解决日益严重的车辙问题和城市热岛效应,使用废陶瓷代替部分集料形成陶瓷热阻磨耗层。首先介绍了废陶瓷的处理过程,通过马歇尔试验确定了在不同的陶瓷掺量下的最佳沥青用量,采用常功率平面热源法测试了不同陶瓷掺量的沥青混合料的导热系数,并通过室内模拟太阳辐射试验系统测试热阻材料的阻热效果。验证了陶瓷热阻磨耗层材料的水稳定性、高温和低温性能。试验结果表明,使用陶瓷代替部分骨料可以有效地降低材料的导热系数,选用合理的陶瓷掺配比例,可以得到满足路用性能要求的热阻磨耗层。     

热障涂层对非道路用柴油机性能和排放的影响

一方面,内燃机的性能应随着某些技术要求和燃料费用的快速提高而有所改善。另一方面,由于使用替代燃料和环境的要求,也迫使人们改进发动机使用的材料。因此,发动机材料的性能变得越来越重要。业内对引入热障涂层(TBC)的隔热柴油机的试验研究产生了一些争议。有些报道称,发动机效率会随着隔热有所提高,而另一些报道的结论则为之相反,也有报道给出了喜忧参半的结论。对基本型发动机和隔热(活塞顶采用等离子喷涂法涂覆氧化锆涂层)柴油机放热情况进行的比较分析。涂层系统会影响到燃油消耗率、功率、燃烧效率、污染物含量和发动机零部件的疲劳寿命。采用等离子体热喷涂法在燃烧室,包括活塞、气缸盖、气缸体、进气门和排气门上涂覆陶瓷层,通常会产生一些有利的影响。采用涂层系统时也存在一些缺点,例如会产生氮氧化物。基于试验结果,对热障涂层的所有优点和缺点进行了研究。同时,还给出了效率损失原因的解释。用1台在活塞、气门、气缸盖和气缸套上涂覆0.5mm厚的压电陶瓷(PZT)和氰酸盐改性环氧树脂的3缸柴油机,在不同负荷工况下进行了试验研究。结果表明燃油消耗率有所降低。未燃碳氢化合物和一氧化碳的排放量减少,而氮氧化物排放增加。     

气凝胶隔热材料在动力电池中的应用

以动力电池为背景,通过分析其安全要求、热防护标准等因素,探讨气凝胶在新能源汽车动力电池领域的应用情况。简要概述气凝胶的制备过程、性能表现与主要应用场景,比较了3种气凝胶材料——玻璃纤维、陶瓷及预氧化丝的隔热性能差别。同时,基于成本、隔热、制备过程等方面对气凝胶在动力电池中的应用发展趋势进行展望,旨在推动气凝胶在各个领域的广泛应用。     

基于压电陶瓷的法兰连接中高强螺栓松动损伤监测试验研究

针对法兰连接构件中高强螺栓的松动问题,该文提出基于压电陶瓷的法兰连接中高强螺栓松动损伤监测方法,采用压电波动法对法兰连接中高强螺栓松动损伤进行监测试验研究,两个钢法兰通过4颗高强螺栓连接,在钢管表面预定位置粘贴压电陶瓷片,其中1个作为驱动器发射应力波信号,另外3个作为传感器接收应力波信号。试验包括健康状态、松动1颗、2颗、3颗、4颗高强螺栓共5个工况,法兰连接试件采用横向和竖向两种放置方式。试验中判断螺栓的松动损伤程度分析方法包括时域分析、频域分析以及小波包能量分析。结果表明:随着法兰连接试件之间的紧密性减小,时域、频域信号幅值均逐渐降低,小波包能量也会逐渐减少。     

低温陶瓷胶凝材料固化典型砂土基层施工技术

文中介绍了低温陶瓷胶凝材料固化粉砂土技术,该技术以工业废渣为主要原料,在常温条件下混合料中各组分通过化学反应最终固化成性能与陶瓷相似的一种高性能环保材料,其最终固化体是硅铝和双硅铝长链为主的无机高分子聚合物,具有高温陶瓷的力学和耐久性能。     

陶瓷压滤泥材料在石灰粉煤灰稳定碎石基层中的应用

为妥善处治陶瓷压滤泥废料,进行了陶瓷压滤泥在二灰碎石道路基层中的应用研究。与上海地区常用的二灰碎石(俗称"粗粒径三渣")基层相比,该基层具有较高的强度、良好的早强特性、较低的干缩性能等。试点工程应用及跟踪检测表明陶瓷压滤泥可用于石灰粉煤灰稳定碎石基层,并展现出良好路用性能。将陶瓷生产过程中产生的废料压滤泥用于半刚性基层,在妥善处治环保废料的同时,还可节约石灰、粉煤灰材料用量,具有良好的社会经济效益。     

高速切削刀具材料

介绍了高速切削所使用的陶瓷刀具、金刚石刀具、立方氮化硼刀具、涂层刀具的性能特点及应用,探讨了高速切削刀具材料的发展方向。