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某缸盖热机疲劳分析 被引量:21
1
作者 邓帮林 刘敬平 +2 位作者 杨靖 赵智超 付建勤 《湖南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第2期30-34,共5页
利用AVL-Fire对缸内工作过程和水套进行CFD分析,得到缸内及水套壁面的热边界条件,通过有限元技术把对流热边界耦合至固体传热的计算中,达到共轭传热的目的.分别完成了机械载荷和温度载荷下的缸盖应力计算,结合经过温度修正的材料特性,... 利用AVL-Fire对缸内工作过程和水套进行CFD分析,得到缸内及水套壁面的热边界条件,通过有限元技术把对流热边界耦合至固体传热的计算中,达到共轭传热的目的.分别完成了机械载荷和温度载荷下的缸盖应力计算,结合经过温度修正的材料特性,计算得到疲劳安全因子分布.分析结果表明:对于缸盖疲劳而言,热载荷贡献明显大于机械载荷;缸盖设计满足使用要求. 展开更多
关键词 缸盖 热边界 流固耦合 热机疲劳
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柴油机排气歧管热机疲劳失效仿真研究 被引量:9
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作者 袁泉 王晓艳 +1 位作者 纪宏波 陈晓平 《内燃机工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第3期87-92,共6页
针对某6缸重型柴油机排气歧管热机疲劳裂纹故障,采用仿真分析的手段对其失效机理进行了相关研究。研究表明:排气歧管在热机工况下,管身主要承受压应力作用,部分区域由于压应力过大发生塑性变形,在冷机工况时由于发生塑性变形的区域不能... 针对某6缸重型柴油机排气歧管热机疲劳裂纹故障,采用仿真分析的手段对其失效机理进行了相关研究。研究表明:排气歧管在热机工况下,管身主要承受压应力作用,部分区域由于压应力过大发生塑性变形,在冷机工况时由于发生塑性变形的区域不能自由恢复至原状态,应力状态由压应力转化为拉应力,在这种反复拉压应力作用下发生疲劳失效。排气歧管的热机疲劳寿命采用基于Sehitoglu的热机疲劳理论进行了预测评估。 展开更多
关键词 排气歧管 热机疲劳 仿真分析 柴油机
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颗粒增强复合材料热机疲劳性能的模拟分析 被引量:6
3
作者 郭然 施惠基 姚振汉 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第10期7-8,41,共3页
针对颗粒增强复合材料,基于杂交应力元的基本原理,推导考虑塑性应变、热应变和蠕变应变的Voronoi单元。利用新单元模拟分析机械疲劳载荷和热疲劳载荷的相位关系及夹杂的拓扑结构对结构的热机疲劳迟滞回线影响。
关键词 颗粒增强复合材料 热机疲劳 有限元法
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热机疲劳加载后316L拉伸性能与剩余疲劳寿命预测方法 被引量:3
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作者 张毅 张威 +1 位作者 尹鹏 周昌玉 《压力容器》 北大核心 2023年第5期8-18,共11页
研究热机疲劳载荷下不同疲劳周次和应变幅值对316L后续拉伸性能的影响,使用金相显微镜和扫描电子显微镜对断口以及断口附近表面形貌进行分析,并使用透射电镜观察不同疲劳周次下的位错结构,最后基于拉伸性能提出剩余疲劳寿命预测方法。... 研究热机疲劳载荷下不同疲劳周次和应变幅值对316L后续拉伸性能的影响,使用金相显微镜和扫描电子显微镜对断口以及断口附近表面形貌进行分析,并使用透射电镜观察不同疲劳周次下的位错结构,最后基于拉伸性能提出剩余疲劳寿命预测方法。结果表明,热机疲劳周次和应变幅值对拉伸性能的影响趋势明显不同,热机疲劳周次对拉伸性能的影响显著大于应变幅值的影响。热机疲劳周次和应变幅值的增加导致试样表面出现明显的宏观裂纹,材料韧性下降,在热机疲劳周次达到50%N f之后,试样的断裂模式由单纯的韧性断裂转变为混合断裂,热机疲劳过程中的位错结构演化是导致材料强度增加的主要原因。基于均匀延伸率、延伸率、均匀拉伸塑性应变能以及拉伸塑性应变能对剩余疲劳寿命进行预测,其中基于均匀拉伸塑性应变能的预测结果最为准确。 展开更多
关键词 316L奥氏体不锈钢 热机疲劳 拉伸性能 断裂机理 寿命预测
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基于相场模型的再生冷却推力室热机疲劳寿命分析
5
作者 孙燊 易敏 《火箭推进》 CAS 北大核心 2024年第1期78-86,共9页
为了分析再生冷却推力室在服役过程中的应力/应变情况,研究循环热力载荷下推力室的变形与疲劳失效行为,建立热-弹-塑性耦合的疲劳断裂相场模型,并计算断裂序参量的演化过程,预测推力室结构的热机疲劳寿命。通过热传导方程计算结构的温... 为了分析再生冷却推力室在服役过程中的应力/应变情况,研究循环热力载荷下推力室的变形与疲劳失效行为,建立热-弹-塑性耦合的疲劳断裂相场模型,并计算断裂序参量的演化过程,预测推力室结构的热机疲劳寿命。通过热传导方程计算结构的温度分布及热应变,根据应力平衡方程和相场演化方程计算热循环作用下结构中应力/应变和序参量演化,根据序参量达到临界值的循环数预测结构的热机疲劳寿命。结果表明:推力室内壁下表面中心点最先断裂失效,疲劳寿命约为91次。循环温度载荷作用下,内壁下表面中心点处残余拉伸应变不断累积,导致表面塌陷及内壁变薄,最终破坏。利用相场疲劳断裂模型研究推力室结构的热机疲劳失效行为,为预测发动机推力室结构疲劳寿命及辅助发动机再生冷却通道优化设计提供了新思路与方法。 展开更多
关键词 再生冷却推力室 热机疲劳 断裂 相场模型 寿命预测
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发动机气缸盖热机疲劳寿命预测 被引量:2
6
作者 曾小春 苗瑞刚 +4 位作者 魏涛 景国玺 张执南 郭荣 孙帅 《车用发动机》 北大核心 2023年第2期47-52,共6页
采用子模型方法和Sehitoglu模型对某增压柴油发动机气缸盖开展了详细的热机疲劳寿命预测研究。通过采用缸内燃烧模拟分析、水套冷却分析来为缸盖温度场分析提供热分析边界,冷却水侧采用FEA与CFD耦合计算分析方法,使得计算边界条件更加... 采用子模型方法和Sehitoglu模型对某增压柴油发动机气缸盖开展了详细的热机疲劳寿命预测研究。通过采用缸内燃烧模拟分析、水套冷却分析来为缸盖温度场分析提供热分析边界,冷却水侧采用FEA与CFD耦合计算分析方法,使得计算边界条件更加精确合理。基于有限元方法计算了整机标定工况和怠速工况下气缸盖温度和应力应变,采用子模型方法并考虑材料非线性获得了气缸盖在发动机冷热交替热冲击试验工况下的应力应变历程。基于Sehitoglu模型计算得到了气缸盖热机疲劳损伤和寿命,计算结果表明该气缸盖最小寿命为5 038次,位于第3缸火力面排气座圈附近,高于轻卡评价标准5 000次寿命要求,热机疲劳损伤中由温度因素主导的氧化损伤占主导作用,其次是机械损伤,蠕变损伤贡献最小。 展开更多
关键词 气缸盖 热机疲劳 寿命预测
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基于Sehitoglu模型的发动机气缸盖热机疲劳寿命预测 被引量:5
7
作者 邹萍萍 景国玺 +4 位作者 曾小春 骆旭薇 袁晓军 魏涛 林宇星 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2021年第5期1184-1190,共7页
以某发动机气缸盖为研究对象,开展了气缸盖本体材料力学性能测试与表征、气缸盖热机疲劳寿命预测研究工作。采用流固耦合方法,获得了准确的气缸盖热边界和温度场结果,温度场计算值与实测结果相符合。依照整机热冲击试验规范,采用Sehito... 以某发动机气缸盖为研究对象,开展了气缸盖本体材料力学性能测试与表征、气缸盖热机疲劳寿命预测研究工作。采用流固耦合方法,获得了准确的气缸盖热边界和温度场结果,温度场计算值与实测结果相符合。依照整机热冲击试验规范,采用Sehitoglu模型对缸盖的热机疲劳寿命进行了预测,仿真结果显示,缸盖最低寿命出现在第二缸火力面排气侧鼻梁区,主要由环境损伤引起,最低寿命为6860次,满足设计要求,该气缸盖顺利通过整机热机疲劳台架试验考核。 展开更多
关键词 发动机 气缸盖 热机疲劳 寿命预测
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某汽油机排气歧管热机疲劳分析 被引量:4
8
作者 陈园明 张应兵 +1 位作者 朱凌云 贾美霞 《内燃机与动力装置》 2015年第3期18-20,38,共4页
建立了由额定转速全负荷、额定转速倒拖、怠速三个典型工况组成的排气歧管热载荷循环,采用有限元方法来获得各工况下排气歧管的瞬态温度场分布,并进行了非线性应力应变计算。最后,以排气歧管材料在热载荷循环中产生的等效塑性应变作为... 建立了由额定转速全负荷、额定转速倒拖、怠速三个典型工况组成的排气歧管热载荷循环,采用有限元方法来获得各工况下排气歧管的瞬态温度场分布,并进行了非线性应力应变计算。最后,以排气歧管材料在热载荷循环中产生的等效塑性应变作为评价准则,对该排气歧管的热机疲劳性能进行了预测和评价。分析结果表明:该排气歧管设计满足使用要求。 展开更多
关键词 排气歧管 热机疲劳 热载荷循环 等效塑性应变
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发动机排气歧管热应力分析 被引量:3
9
作者 冀国微 魏丕勇 刘晓 《计算机辅助工程》 2013年第A02期73-75,共3页
应用Fire软件建立排气歧管CFD计算分析模型,模拟计算发动机在不同工况下的温度和换热系数(Heat Transfer Coefficient,HTC).用Abaqus建立热机疲劳分析模型,利用CFD结果中的温度和换热系数作为热机械疲劳分析的边界条件,计算各工况点下... 应用Fire软件建立排气歧管CFD计算分析模型,模拟计算发动机在不同工况下的温度和换热系数(Heat Transfer Coefficient,HTC).用Abaqus建立热机疲劳分析模型,利用CFD结果中的温度和换热系数作为热机械疲劳分析的边界条件,计算各工况点下排气歧管的温度场和塑性变形等结果,并对结果进行评估,提出相应的改善意见,为后续发动机零部件结构强度开发提供参考,从而大大减少试验开发的工作量和费用,加快开发进度. 展开更多
关键词 汽油机 排气歧管 热机疲劳 ABAQUS
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某柴油发动机缸盖热机疲劳分析 被引量:2
10
作者 刘振兴 项盼盼 +2 位作者 魏涛 袁晓军 曾小春 《南方农机》 2021年第24期148-149,153,共3页
研究小组采用CFD(Computational Fluid Dynamics)-FEA(finite element analysis)耦合技术,通过Abaqus软件分析了发动机在怠速点、额定点的温度及应力分布,基于FEMFAT软件的Sehitoglu模型,实现疲劳寿命预测,热机疲劳分析基于应变-循环(E... 研究小组采用CFD(Computational Fluid Dynamics)-FEA(finite element analysis)耦合技术,通过Abaqus软件分析了发动机在怠速点、额定点的温度及应力分布,基于FEMFAT软件的Sehitoglu模型,实现疲劳寿命预测,热机疲劳分析基于应变-循环(E-N)准则,分析预测高、低温热循环应力作用下的寿命情况。该分析考虑了机械损伤、氧化损伤和蠕变损伤,分析结果表明:通过三大损伤的分析计算获得零件的总损伤及低周疲劳循环寿命,可以很好地预测缸盖等高温零部件的低周热机疲劳寿命情况,为发动机缸盖等高温零部件的设计提供了一定理论依据。 展开更多
关键词 柴油机 耦合分析 热机疲劳 Sehitoglu模型
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某增压发动机缸盖热机疲劳分析 被引量:1
11
作者 谈健 胡昌良 杨磊 《内燃机》 2018年第4期38-40,45,共4页
我们针对增压发动机的缸盖热机疲劳破坏问题进行了系统模拟分析,通过对发动机全负荷-部分负荷-怠速工况的循环加载,系统地研究了缸盖在交变循环热载荷下的抗疲劳特性,并得出主要结论。首先位于缸盖水套内进排气气门之间的冷却液易产生... 我们针对增压发动机的缸盖热机疲劳破坏问题进行了系统模拟分析,通过对发动机全负荷-部分负荷-怠速工况的循环加载,系统地研究了缸盖在交变循环热载荷下的抗疲劳特性,并得出主要结论。首先位于缸盖水套内进排气气门之间的冷却液易产生泡核沸腾现象,影响缸盖该区域结构的散热性能;其次缸盖水套内进气气门倒角区域的疲劳安全系数低于设计限值,易产生疲劳裂纹,建议增大该区域倒角半径,同时增加该区域水套壁厚;最后缸盖上电热塞位置的累积塑性应变值最大,达到0.73%,但仍低于1%的安全限值。 展开更多
关键词 热机疲劳 交变热循环 疲劳损伤 泡核沸腾 累积塑性应变
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某涡轮叶片热-机械疲劳寿命预测与试验验证
12
作者 孙彦博 何建元 +1 位作者 孙景国 卫嘉 《热能动力工程》 CAS CSCD 北大核心 2022年第12期80-86,共7页
为了得到某燃气轮机涡轮叶片关键截面的真实寿命,设计并开展了涡轮叶片热-机械疲劳试验,获得了真实寿命数据,并基于试验结果提出了一种涡轮叶片低周疲劳与蠕变疲劳交互的寿命预测方法。首先,采用一维线弹性关系、修正公式以及循环应力... 为了得到某燃气轮机涡轮叶片关键截面的真实寿命,设计并开展了涡轮叶片热-机械疲劳试验,获得了真实寿命数据,并基于试验结果提出了一种涡轮叶片低周疲劳与蠕变疲劳交互的寿命预测方法。首先,采用一维线弹性关系、修正公式以及循环应力应变关系3种名义应力应变处理模型计算获得了名义应变;然后,利用SWT寿命关系式预测模型预测了叶片的热-机械疲劳寿命;再将预测寿命与试验获得的真实寿命进行对比分析。研究表明:对于某型燃气轮机涡轮叶片,基于SWT预测模型的循环应力应变关系方法相比于一维线弹性关系和修正公式法预测精度最高,与试验寿命相比,预测误差在4倍分散带之内。 展开更多
关键词 燃气轮机 涡轮叶片 热机疲劳 寿命预测
原文传递
新型天然气发动机涡轮增压器热机疲劳研究
13
作者 郭玮 郭合忠 《西部交通科技》 2015年第10期104-108,112,共6页
涡轮增压器蜗壳在周期性冷热交变的载荷下工作,容易产生热应力,导致蜗壳产生热机疲劳开裂,从而影响发动机性能甚至功能性失效。文章在传统的柴油发动机涡轮增压器研究的基础上,对新型的天然气发动机涡轮增压器进行了研究。通过实验研究... 涡轮增压器蜗壳在周期性冷热交变的载荷下工作,容易产生热应力,导致蜗壳产生热机疲劳开裂,从而影响发动机性能甚至功能性失效。文章在传统的柴油发动机涡轮增压器研究的基础上,对新型的天然气发动机涡轮增压器进行了研究。通过实验研究气体与金属换热及对流情况,建立了气体与固体热交换模型,此模型可为后续的热机疲劳分析提供换热边界。同时对蜗壳进行了热机疲劳有限元数值分析,并与柴油发动机涡轮增压器蜗壳热机疲劳模型进行对比,根据分析结果,提出了天然气发动机涡轮增压器蜗壳冷热冲击试验的参考标准及蜗壳材料选择的指导性意见。 展开更多
关键词 天然气发动机 柴油发动机 涡轮增压器 蜗壳 热机疲劳
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爆发压力的提高对大功率中速铁路牵引用柴油机气缸盖可靠性影响的研究
14
作者 邹昊 马越 +1 位作者 刘艳朝 张双成 《铁道机车与动车》 2021年第12期1-5,16,共6页
基于提高爆发压力,配合降低排放的技术,可以实现对现有柴油机燃油经济性以及排放的改善。以某大功率中速铁路牵引用柴油机为研究对象,着重研究了爆发压力从165 bar提升到180 bar对气缸盖可靠性的影响。先将试验数据与一维热力学仿真数... 基于提高爆发压力,配合降低排放的技术,可以实现对现有柴油机燃油经济性以及排放的改善。以某大功率中速铁路牵引用柴油机为研究对象,着重研究了爆发压力从165 bar提升到180 bar对气缸盖可靠性的影响。先将试验数据与一维热力学仿真数据对比,标定计算模型精度的同时也为气缸盖的结构分析提供了热力学边界条件。采用有限元法分析了爆发压力的提升对气缸盖温度场、塑性应变、低周疲劳寿命以及高周安全系数的影响。分析结果表明,要满足爆发压力达到180 bar,需要对气缸盖的结构和材料进行调整,其中将气阀导杆与气道交界面的圆角由R5增加至R8,以及将材料由Rut300更改为Rut450。通过计算,改进后的方案满足要求,计算结果将为后续试验验证提供重要的数据支撑。 展开更多
关键词 爆发压力 柴油机 气缸盖 可靠性 热机疲劳
原文传递
高压供电系统电气散热器寿命周期预测仿真
15
作者 张耀匀 刘晔 +1 位作者 于龙洋 刘奋霞 《计算机仿真》 北大核心 2019年第8期449-453,475,共6页
针对特高压电抗器电气散热器寿命预测问题,国内还没有作特高压散热器相关方向的研究。由于电抗器运行过程中产生的温度比较低,往往忽略了电抗器的热载荷效应,仅仅考虑机械载荷对特高压电抗器电气散热器寿命进行预测。但是随着电压等级提... 针对特高压电抗器电气散热器寿命预测问题,国内还没有作特高压散热器相关方向的研究。由于电抗器运行过程中产生的温度比较低,往往忽略了电抗器的热载荷效应,仅仅考虑机械载荷对特高压电抗器电气散热器寿命进行预测。但是随着电压等级提高,特高压电抗器运行中内部损耗增大,产生的热载荷严重影响着电抗器寿命,仅考虑机械载荷预测的寿命精度误差较大。将电抗器运行中产生的热载荷考虑在内,应用有限元分析软件将温度载荷与机械载荷同时考虑在内,实现分析温度载荷与机械载荷共同作用对特高压电抗器疲劳的影响。利用Maxwell对电抗器的运行状态进行仿真分析,获得电抗器运行过程中产生的电磁力及损耗,在多物理场中,计算出电抗器相应的机械载荷及温度载荷,用疲劳分析软件在标定工况下考虑机械载荷与温度载荷共同作用来分析电抗器疲劳寿命,最后得出预测出的结果与国家电网认定的结果相一致。 展开更多
关键词 特高压电抗器 多物理场 热机疲劳
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DD6单晶涡轮叶片热机综合疲劳试验研究 被引量:8
16
作者 梁文 石炜 赵伟 《燃气涡轮试验与研究》 北大核心 2015年第5期29-32,共4页
针对涡轮叶片考核部位的寿命问题,介绍了DD6单晶涡轮叶片热机疲劳试验方法。通过设计感应线圈进行高频感应加热,实现某一工作状态下涡轮叶片考核截面温度场模拟,同时使用U型铁氧体精细调节温差;通过设计的二位移调节机构控制拉伸载荷,... 针对涡轮叶片考核部位的寿命问题,介绍了DD6单晶涡轮叶片热机疲劳试验方法。通过设计感应线圈进行高频感应加热,实现某一工作状态下涡轮叶片考核截面温度场模拟,同时使用U型铁氧体精细调节温差;通过设计的二位移调节机构控制拉伸载荷,实现涡轮叶片考核截面由离心载荷和气动载荷引起的应力场模拟。在保证内冷空气流量的条件下,进行了DD6单晶涡轮叶片热机疲劳试验,实现了涡轮叶片寿命预测方法的试验验证,同时为工程设计提供了试验依据。 展开更多
关键词 单晶合金 涡轮叶片 热机疲劳试验 高频感应加热 铁氧体
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基于能量法的气缸盖低周热机疲劳寿命预测方法研究 被引量:5
17
作者 李鹏 景国玺 +3 位作者 许春光 文洋 庞建超 高英英 《车用发动机》 北大核心 2016年第6期72-77,共6页
通过测试气缸盖本体解剖试样,获得气缸盖材料的循环应力应变特性,并利用仿真方法验证其合理性。在此基础上,依据发动机低周疲劳台架考核方法,运用子模型分析技术,得到考核循环内气缸盖火力面的应力分布和塑性变形特性。基于塑性应变能理... 通过测试气缸盖本体解剖试样,获得气缸盖材料的循环应力应变特性,并利用仿真方法验证其合理性。在此基础上,依据发动机低周疲劳台架考核方法,运用子模型分析技术,得到考核循环内气缸盖火力面的应力分布和塑性变形特性。基于塑性应变能理论,结合试验测试,对火力面低周热机疲劳寿命进行预测和评估,分析表明排气鼻梁区的寿命较低,约为1 100次。 展开更多
关键词 气缸盖 低周热机疲劳 寿命预测 塑性应变 能量法
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