用微机计算柴油机零部件的变形与应力

本文利用微机对我国几种机车柴油机的曲轴、连杆、活塞、气缸盖、气缸套和机体等主要零部件进行了计算,讨论了计算模型的建立以及边界条件和载荷的处理办法。     

用三维应力冻结切片光弹性法设计柴油机的活塞

活塞是柴油机主要的运动件之一,由于它承受机械载荷的同时还受热载荷的作用,因而对它的设计提出了严格要求。活塞结构非常复杂,必须做较多的简化才能用有限元计算,故不能逼真地反映实际情况。用三维应力冻结切片光弹性,能对复杂形状及复杂载荷作用下的结构进行分析,能直观地获得结构全场信息和应力集中点的峰值,特别是可以直接得到设计者所感兴趣的边界应力,因而成为解决工程结构应力分析的重要工具。     

薄壁加筋肋圆柱壳稳定性分析的参数化研究

针对在轴向载荷作用下的正置、正交网格形式的薄壁加筋肋圆柱壳结构，利用有限元程序，对薄壁加筋肋圆柱壳稳定性分析进行了参数化研究，得到了进行结构优化设计的准则，对于给定的设计载荷，当结构参数位于某一个局部失稳与整体失稳的临界区域时，结构的重量最轻。提出了基于有限元分析进行结构优化设计的策略，利用优化策略，获得了一薄壁加筋肋圆柱壳结构的优化设计结果，同时给出了粘合刚度简化模型与有限元计算结果的比较。     

三维相移电子散斑干涉法在柴油机机身中的应用

本文通过一新的三维电子散斑干涉方法，结合四步相移技术和图象处理技术，从三幅全场散斑位相条纹图分离出独立的u、υ、w场位移。测量系统的特点是用三个激光器作为光源，一个PZT相移器推动三个反射镜产生参考光并实现相移以及CCD摄像机前放置大错位剪切镜。将该测量系统应用到柴油机机身部件测量上，得到了机身主轴承孔周的三维位移场，并将此结果作为有限元计算的边界条件，得到了精确的柴油机机身计算结果，证明这一新技术可为柴油机零部件的强度和刚度分析评价提供一种十分有效的方法。     

预折纹管在低速冲击载荷作用下的能量吸收

为了降低结构的初始载荷、增加有效塑性变形面积，进而提高其吸能效率，研究一种以新型的预折纹管，在普通管的管壁上引入特别设计的折角。基于有限元软件ABAQUS/EXPLICIT的数值分析验证了预折纹在低速冲击载荷作用下可以引导预期的大变形模式，预折纹管的这种大变形模式相较于普通方管的对称变形模式有更低峰值载荷和更高的平均载荷。通过低速落锤实验获得了与有限元模拟结果相似的载荷-位移曲线和变形模式，验证了数值结果的可信性和预折纹方管的高效吸能特点。     

机翼双梁模型的动力学修正及应用

由于全尺寸机翼有限元模型太过复杂，不能用于大型客机翼吊发动机振动载荷的传递特性研究，本文提出了一个全新的机翼双梁动力学模型概念。基于机翼双梁模型的主要模态对其结构刚度不确定参数的灵敏度分析，选取翼梁及翼肋的水平、垂直、扭转刚度参数作为有效设计变量对双梁模型进行了动力学修正，使其与全尺寸机翼有限元参考模型前6阶模态频率的最大误差小于11.11%，大大提升了机翼双梁模型的动力符合性；集成建立了大型客机“吊架-机翼-机身”全机动力有限元模型，并计算了巡航状态下发动机振动载荷经机翼传递到机身各框段的动载荷分布特性。分析结果表明：机翼双梁模型较好地满足了发动机振动载荷传递及振动传递路径分析研究需求，为民机舱内声学预计及发动机隔振安装设计提供了基础数据。     

复合材料层合壳有限元分析的预测-修正法

对于复合材料层合壳的有限元分析，本文根据Reissner-Mindlin型的全局位移场给出了一个预测一修正法。首先按照一般的有限元分析过程(没有引入剪切修正系数)计算出全局响应(如挠度，频率和屈曲载荷等)的预测值；然后利用Lagrange插值构造横向剪应力的一般形式，使得满足层间连续和表面上为零的条件，通过最小二乘法拟合三维应力平衡方程获得横向剪应力；最后在单元上计算和引入剪切修正系数，再经过有限元分析计算出全局响应的修正值。     

气动载荷压心变化对机翼结构重量的影响

借助PATRAN、NASTRAN有限元分析工具,着重研究机翼结构重量因气动载荷压心变化而产生的影响。气动载荷的压心变化通过在飞机巡航状态中某一个载荷情况下真实的气动载荷基础上叠加一个微小量的分布载荷来实现,保证新得到的气动载荷与原始的气动载荷总载保持一致,从而使得气动载荷的压心位置发生变化。通过理论分析和简单的有限元分析验证,得到了气动载荷压心变化下机翼蒙皮、长桁等单元的应力分布和增长规律,进而得到气动载荷压心变化与机翼结构增重之间的函数关系:气动载荷压心向翼尖方向移动1%,机翼结构重量增重2.46%。该结论可以为其他型号的民机机翼设计提供参考依据。     

FATIGUE LIFE ANALYSIS OF BONDED OFFSHORE LOADING HOSE UNDER ENVIRONMENTAL LOADS1)

海上漂浮软管是浮式生产储卸油装置上外输系统的关键设备.漂浮软管结构复杂且常年漂浮于海面上，极易受到风、浪、流等环境载荷的作用产生疲劳破坏而造成原油泄漏.首先，采用ABAQUS软件，建立了软管的有限元模型，得到了漂浮软管在弯矩和内压作用下的有限元结果；其次，采用水平方向的Morison方程和风载荷来描述漂浮软管在海面上复杂的载荷情况；再次，将静力学分析结果导入到FE-Safe疲劳分析软件中，将节点应力结果作为时间载荷历程，乘以相应的载荷倍数，得到疲劳分析的载荷谱，载入此载荷谱计算，得到了漂浮软管的寿命分布云图，其最小寿命满足工程要求；最后，分析了内压对疲劳寿命的影响，结果表明，一定大小的内压能提高软管的疲劳性能.     

用改进的混合方法分析微电子封装热应变场

介绍一种可用于微电子封装局部应变场分析的实验/计算混合方法,该方法结合了有限元的整体/局部模型和实时的激光云纹干涉技术,利用激光云纹干涉技术所测得的应变场来校核有限元整体模型的计算结果,并用整体模型的结果作为局部模型的边界条件,对实验难以确定的封装结构局部位置的应力、应变场进行分析.用这种方法对可控坍塌倒装封装结构在热载荷作用下焊球内的应变场分布进行了分析,结果表明该方法能够提供封装结构内应力-应变场分布的准确和可靠的结果,为微电子封装的可靠性分析提供重要的依据.     

复合地基承载特性的弹塑性分析

对桩及承台采用线弹性有限元模型,对承台下桩周土采用弹塑性有限元模型,对群桩以外的土体采用线弹性无限元模型,在桩土接触面上设置接触面单元,利用三维弹塑性有限元对桩%D土%D承台相互作用进行了分析。得出了如下结论 :承台下桩顶反力总体表现出角桩最大,边桩次之,中桩最小的分布规律,随着作用在承台上的荷载增大,桩顶反力趋于均匀分布,承台下桩侧摩阻力是由桩端向桩顶逐渐发展的,承台对桩上部侧摩擦阻力存在“削弱作用”。为了验证本文方法的可行性,对承台下有九桩的情况进行了静载试验,将试验结果与本文计算结果进行了比较。     

柴油机机体的模态试验与分析法

柴油机机体是柴油机的主体结构部件，研究其动态特性对于了解整机的振动特性非常重要。本文介绍了柴油机机体的试验模态分析方法，以及用该方法分析了６１０８型柴油机机体。求得该机体的前八阶模态频率、阻尼及振型，为该机体的结构改进和柴油机的减振降噪提供了依据     

磨损问题的仿真求解研究

利用仿真技术,以船用柴油机缸套活塞环为例,模拟其磨损过程,评判实际摩擦副的耐磨特性,为评价船用柴油机缺套－活塞环使用状况和磨损寿命提供了一种快速而经济的方法。     

发动机气缸套与机身间的传递特性

通过在１９０Ａ单缸水冷柴油机和ＥＱ６１０２六缸汽油机的气缸套－机身表面所作的传递特性实验,说明利用机身表面振动参数可以对气缸内运动部件进行故障诊断     

局部多孔质气体静压轴向轴承静态特性的数值求解

运用数值方法分析局部多孔质节流气体静压轴向轴承的静态性能,分别建立局部多孔质圆柱塞内的压力分布方程和气体薄膜内的压力分布方程,利用坐标变换将局部多孔质圆柱塞的圆柱坐标与气体薄膜的圆柱坐标转换到同一笛卡儿坐标系,为有限元离散奠定基础.经过有限元推导,求得局部多孔质气体静压轴向轴承的承载能力与静态刚度,并对局部多孔质节流进行试验以验证理论模型的正确性.另外,对局部多孔质节流气体静压轴向轴承和小孔节流气体静压轴向轴承进行对比试验.结果表明:局部多孔质节流和小孔节流静压轴承的承载能力随着气膜厚度的减小而增加;静态刚度随着气膜厚度的增加先增加后减小;局部多孔质节流比小孔节流具有较高的承载能力和静态刚度.     

A study on the integration model of heat transfer in an engine fin system

Thermal characteristics in the finned-wall cylinder have been studied under a two cycle engine operation. The analysis is developed by a finite element conduction model together with phenomenological simulation of the engine. Particularly, the effect of squish motion in chamber on the thermal characteristics in the finned-wall cylinder is presented. The model is also calibration with experimental data. The results showed that the fin temperatures increased with increasing squish ratio due to much more heat loss, and also with increasing engine speed. The predictions are reasonable, providing confidence in the use of the model.     

气缸垫对机体受力和缸套变形影响的实验研究

某四缸柴油机在试制中出现机体裂纹现象，为保证内燃机正常工作，机体裂纹问题急待处理．应用力学理论对此进行分析，得出机体裂纹是由机体受力不均匀引起的结论．同时采用实验应力分析方法，对两种四缸柴油机机体进行了对比实验研究，在实验中发现了缸垫对机体受力和缸套变形的影响，从而提出了一种有效的改进方法，使机体的应力有明显下降，并不再出现裂纹，也未出现漏油、漏气和活塞拉缸等不良现象，大大提高了产品可靠性．     

Transient thermal stresses in two-dimensional functionally graded thick hollow cylinder with finite length

In this paper transient thermal stresses in a thick hollow cylinder with finite length made of two-dimensional functionally graded material (2D-FGM) based on classical theory of thermoelasticity are considered. The volume fraction distribution of materials, geometry and thermal load are assumed to be axisymmetric but not uniform along the axial direction. The finite element method with graded material properties within each element is used to model the structure. Temperature, displacements and stress distributions through the cylinder at different times are investigated. Also the effects of variation of material distribution in two radial and axial directions on the thermal stress distribution and time responses are studied. The achieved results show that using 2D-FGM leads to a more flexible design so that time responses of structure, maximum amplitude of stresses and uniformity of stress distributions can be modified to a required manner by selecting suitable material distribution profiles in two directions.     

基于S-ALE方法的圆柱体垂直出水破冰研究

以往针对结构物垂直贯穿冰层破裂的研究多不考虑水的作用, 与实际应用场景不符. 本文应用 LS-DYNA 有限元软件建立了基于结构化-任意拉格朗日欧拉(S-ALE)流固耦合方法及罚函数接触算法的冰?水?结构物耦合作用数值模拟方法. 采用欧拉算法描述空气域和水域, 采用拉格朗日算法描述圆柱体结构和冰层结构, 使用弹塑性应变率模型表征冰材料力学性质. 自主搭建了圆柱体垂直贯穿冰层试验台架, 验证了有限元方法计算结构物?冰层相互作用问题的可行性. 通过模拟圆柱体垂直出水破冰过程, 并与无水环境下圆柱体垂直贯穿冰层破裂过程进行对比. 结果表明: 有水环境下结构物?冰层间作用存在“水垫效应”; 冰层突破载荷极值大小与有、无水环境无显著变化; 有水环境下的结构物突破冰层冰载荷持续时间明显长于无水环境下持续时间; 有水环境冰层弹性变形阶段更长, 且有水环境冰层挠度变化大于无水环境下的挠度变化. 本文研究成果为极地冰区环境下结构物垂直出水破冰的结构强度计算及优化设计提供了研究基础.      

Experimental study of the influence of a pour point depressant additive on particle size distributions in diesel engine exhausts

Many studies have been performed on diesel engine particulate matter emissions, but the influence of lubricants on emissions has only been considered a few times, and the effects of lubricant additives have yet to be investigated. We studied the influence of a pour point depressant additive （PPD） on particle emissions and particle size distributions from a four-cylinder turbocharged, inter-cooled engine with CF-4 15W-40 lubricant, using diesel or diesel containing the PPD, Changing the working conditions changed the number of particles emitted and the location of the peak particle size（s） emitted, The number of particles first increased and then decreased as the engine speed increased, Particle emissions were optimal at low engine speeds and high load, increasing with increasing engine speed,