复合材料发动机机体应力场的数值计算与试验研究

采用三维有限元对复合材料发动机机体的应力场进行了数值计算。通过机体的动态实时测试，获得了枘本所受起初载荷下主要点的应变响应，并通过试验对计算结果进行了验证。研究验证了复合材料的制造发动机机体的可行性，并为复合材料发动机机体的结构设计提供了依据。     

复杂载荷下曲轴疲劳强度的可靠性

针对目前发动机曲轴疲劳可靠性设计方法法中存在的不足，通过对曲轴疲劳试验程序载荷谱及Ｐ－σ－Ｎ曲线的研究，提出出用程序载荷谱测定了Ｐ－σ－Ｎ曲线，并应用疲劳损伤等交理论对承受复杂载荷的贡轴进行可靠性设计的新方法。     

聚丙烯复合材料发动机罩盖行人头部保护优化设计

为研究车辆与行人发生碰撞时汽车发动机罩盖对行人头部的保护性能,减少人车事故中行人的受伤害程度,建立了行人头部冲击器撞击发动机罩盖的有限元模型,分析了行人头部冲击器撞击相同结构的聚丙烯复合材料、钢制发动机罩盖的行人头部保护性能,比较了不同材料发动机罩的吸能特性,探究了发动机罩盖影响头部HIC值的主要影响因素。设计3因素2水平的正交试验,利用LS-DYNA依次进行了试验的仿真计算与分析,确定了各影响因素对头部HIC值的影响顺序,并对复合材料发动机罩盖的结构参数进行了优化调整。为降低复合材料发动机罩盖的头部碰撞损伤相关加速度值,增加其吸能特性,对翼子板进行了局部结构优化设计。结果表明:经过局部优化,铰链结构能使碰撞区域远离行人头部与翼子板尖角处碰撞最为激烈的发动机罩铰链边缘区域;弱化翼子板侧边垂直尖角的结构,能够起到一定的吸能作用,对行人起到保护效果;改进后的长玻纤增强聚丙烯复合材料发动机罩盖的质量相比原来降低51.5%,更有利于满足对车身的轻量化要求,增加车辆燃油经济性;对长玻纤增强聚丙烯复合材料发动机罩盖的静态刚度进行了分析,扭转刚度得到增加,弯曲刚度和侧向弯曲刚度值变化在10%范围内,符合设计要求。     

碳纤维复合材料发动机罩轻量化设计研究

汽车车身轻量化是解决汽车节能减排的重要方法之一。碳纤维复合材料是车身最理想的轻量化材料。选择发动机罩作为典型的车身件,以发动机罩的尺寸优化分析和结构设计要求为设计前提,对碳纤维复合材料和发动机罩的结构进行设计,通过对设计后的发动机罩进行性能仿真分析,验证碳纤维复合材料发动机罩的可行性。     

浅谈铝质材料在发动机连杆上的应用

介绍了车用发动机连杆的现状、发展趋势及其使用性能要求，测量了铝合金中的LY12的常温疲劳性能，并给出碳化硅颗粒增强铝基复合材料的性能特点，计算了在150℃高温条件下用LY12制造轻型车和轿车发动机，连杆的安全系数；在此基础上分析了采用常规铝合金和碳化硅颗粒增强铝基复合材料制造车用发动机连杆的可行性。     

车辆荷载作用下部分斜拉桥拉索疲劳可靠度研究

鉴于我国《公路斜拉桥设计规范》未对部分斜拉桥拉索的允许应力值作具体规定，因此，为定量地研究车辆荷载作用下部分斜拉桥拉索的疲劳可靠度，在分析斜拉索应力时程的基础上，依据等效疲劳损伤原理，对车辆荷载作用下部分斜拉桥拉索疲劳可靠度进行了研究。通过假定结构疲劳寿命服从威布尔分布，推导出了疲劳可靠度公式和疲劳可靠指标β值，得到了运营车辆组成的模型车辆荷载频值谱，并以某部分斜拉桥为实例进行了验证。结果表明，部分斜拉桥设计中，拉索强度允许应力值是合理的，不会对拉索产生疲劳破坏，因此，可供其他桥梁疲劳设计或疲劳损伤验算时参考。     

发动机气缸体疲劳试验

气缸体是发动机的重要基础部件,为了考核发动机气缸体的可靠性,需对气缸体进行液压加载疲劳试验,从而确定气缸体的疲劳寿命和安全系数范围。通过对一定数量的气缸体进行疲劳试验,对气缸体疲劳试验状态进行了定义,对试验件的损坏进行了分类,找出气缸体的薄弱部位,为设计师改进设计提供依据。     

沥青路面的双向疲劳损伤

疲劳损伤是沥青路面技术体系中的一个重要问题，各种设计方法中都建立了相应的疲劳设计模型。为研究全寿命周期内沥青路面的疲劳演化行为，基于RIOHTrack足尺环道开展了6 000万次加载试验，获得了19种不同结构形式的疲劳损伤状态，研究提出了沥青路面的双向疲劳损伤模式，即：在行车荷载作用下，沥青路面同时产生自上而下和自下而上的疲劳损伤。其中：自上而下的疲劳损伤是由压剪荷载造成的，根据路面结构形式的不同，一般表现为T-D横向疲劳裂缝与车辙变形的对偶式损伤；自下而上的疲劳损伤是由整体性材料结构层的层底弯拉荷载引起的，是一种传统的疲劳损伤模式。需要指出的是，单一某个结构层的弯拉疲劳破坏并不会导致整体结构的破坏，即某一结构层的疲劳寿命并不等于整体结构的疲劳寿命。针对自下而上的疲劳损伤模式，提出疲劳寿命逐层累积的分析方法，以完善沥青路面弯拉疲劳寿命的评估。     

超高韧性水泥基复合材料疲劳损伤模型试验

为研究超高韧性水泥基复合材料(UHTCC)的疲劳特性,对其进行了弯曲疲劳试验;在UHTCC弯曲疲劳试验的基础上,从连续损伤力学出发,基于弹塑性各向同性损伤模型,研究了该材料在等幅重复荷载下的弯曲疲劳累积损伤性能,并建立了关于D-S的疲劳损伤模型。为准确描述该材料的损伤演变,模型中引用了起始损伤Ds的概念表示第Ⅰ变形阶段的损伤量;采用试件底面塑性应变εp作为变量计算损伤量D;根据试验曲线拟合得出损伤模型的各项参数。结果表明:UHTCC在不同应力水平S下的起始损伤量和累积损伤程度随应力水平的降低而变小,与实际情况相符;损伤模型的计算曲线与试验曲线吻合良好。     

碳纤维复合材料疲劳寿命预测流程

通过对碳纤维增强复合材料(CFRP)的准静态力学性能及疲劳性能的研究,使用经典的CLD模型,提出了一套碳纤维增强复合材料疲劳寿命预测的流程方法。基于本流程方法可实现对碳纤维复合材料结构的疲劳寿命预测,进而为轻量化的汽车零部件结构设计提供设计参考。     

发动机曲柄连杆机构运动分析CAD

本文提出了发动机曲柄连杆机构运动学分析CAD的设计思想，在I-DEAS软件的基础上．完成了发动机曲柄连杆机构的机构运动学分析，为实现发动机机体的自动化设计打下了基础。     

变工况下的发动机连杆动态应力与疲劳损伤分析

以发动机曲柄连杆机构为研究对象,基于柔性多体动力学理论,建立了活塞、连杆、曲轴和飞轮的刚柔耦合动力学模型,分别计算了发动机稳态工况与变工况下的连杆应力,并对连杆危险节点的应力时间历程进行了雨流计数和疲劳损伤计算。结果表明,发动机在变工况运行时,连杆危险节点应力变化幅值相对稳态工况增大,加速了连杆的疲劳破坏。     

Development of Fatigue Test Bench for Engine Crankcase Based on CompactRIO Controller

利用美国NI公司的CompactRIO平台为控制核心,采用Labview软件的PID控制器、波形发生器和FPGA工具包等专用控件,研发了机体液压疲劳试验系统,实现了液压压力的加载、机体特征点应变值等信号的采集和液压伺服电磁阀的闭环控制.试验以特征点应变值的变化作为机体破坏的判据,实现了发动机机体疲劳破损的在线识别.     

匹配涡轮增压发动机的机械式变速器可靠性分析与验证

本文对匹配涡轮增压发动机的机械式变速器可靠性分析与验证进行了研究。首先针对中国城市整车实际使用工况及涡轮增压发动机扭矩特性,修正适合涡轮增压发动机的变速器台架耐久试验规范。基于此规范为载荷谱,利用Romaxdesigner建立变速器参数化仿真模型,结合疲劳累积损伤理论及材料S-N曲线对轴齿、轴承等关键部件损伤率精准分析,从而评估变速器总成的可靠性。并通过某款变速器匹配涡轮增压发动机进行可靠性分析试验验证。     

公轨两用钢桁桥轨道横梁与整体节点连接头的疲劳荷载

为评定公轨两用钢桁桥下层轨道横梁与焊接整体节点连接头在交通荷载作用下的疲劳损伤累积，对该细节在桥梁设计寿命内车辆荷载所产生的疲劳荷栽谱的计算方法进行了研究。在对桥梁的车辆荷载进行分析的基础上，参照各国相关规范，建立了代表桥梁设计寿命内真实运营状况的疲劳荷载模型，并通过全桥三雏有限元分析模拟计算该连接细节所承受的荷载历程。依据疲劳损伤累积理论，确定了公轨两用钢桁桥轨道横梁与整体节点连接头验证性疲劳试验的试验荷栽。结果表明：该连接细节的疲劳损伤荷载基本不受上层汽车的影响，主要取决于轻轨，可以通过直接将轻轨计算结果乘以一定的提高系数得出。     

广西地区高速公路桥梁疲劳荷载谱研究

利用动态称重系统获取了南友高速公路的车辆荷载数据,基于疲劳损伤等效原理推导出反映广西地区实际交通特征的疲劳荷载谱,分析了典型样式车引起的疲劳损伤与影响线长度的关系,研究结果表明疲劳损伤占比最大的车型随影响线长度不同而改变。最后,通过对规范标准疲劳车与本文提出的疲劳荷载谱引起的疲劳损伤进行比较分析,提出了广西地区高速公路桥梁进行疲劳设计的损伤修正系数建议值,以供设计人员参考。     

复合材料板簧连接结构的匹配设计方法

为实现某轻型客车复合材料板簧连接结构的匹配设计,通过多体动力学仿真获取了复合材料板簧连接结构各方向上的极限载荷,提出了复合材料板簧连接结构的参数匹配设计方法。根据连接结构的失效模式,提出了连接结构铺层方案的设计原则,并对铺层方案进行了优化。对优化后的连接结构进行台架疲劳试验和实车可靠性试验。结果表明,所设计的复合材料板簧连接结构满足装车要求,这对保证复合材料板簧总成的可靠性,促进其推广应用具有重要意义。     

不同结构曲轴的疲劳强度分析

利用有限元方法 ,对某大功率发动机两种结构曲轴进行了静态强度分析 ,并通过等效应力法校核了该两种结构曲轴的疲劳寿命 ,为该发动机曲轴设计提供了理论指导。     

汽车零部件微动损伤问题的研究

介绍了微动磨损和微动疲劳这两种微动损伤模式的概念和机理;并以进气歧管支架和发动机悬置总成两个汽车失效零件为例,进行了结构分析和断口检验,确定了导致上述零件失效的原因是微动损伤引起的疲劳断裂。在此基础上,提出了相应的改进措施。     

不同工况下的缸盖低周疲劳对比分析

利用有限元方法,基于sehitoglu低周疲劳损伤模型,针对稳态温度场和瞬态温度场两种工况对某发动机缸盖进行低周疲劳分析对比。分析结果表明,瞬态温度场工况下的缸盖低周疲劳寿命远低于稳态温度场工况下的疲劳寿命。