基于Arrhenius模型的汽车电子产品加速寿命试验设计分析

目的对Arrhenius模型的基本方程进行分析,为评估产品热应力水平提供试验设计方法。方法推导寿命周期中多个温度点的加速因子和加速寿命试验时间,并计算其等效温度点与寿命周期中各点温度和时间的关系,得出等效温度的计算公式。结果根据汽车电子产品温度的正态分布规律,计算等效温度点曲线,作为汽车电子加速寿命试验的输入,通过算例说明与传统试验方法的差异性。结论等效温度点法比传统试验方法更适应于各种温度分布,可以更准确地评估产品热应力水平。     

汽油机冷启动时燃油蒸发多参数影响研究

采用CFD商用软件STAR-CD对汽油机冷启动过程中燃油蒸发进行三维数值模拟,研究了油滴初直径、油滴初速度、进气温度、燃油温度、喷射定时和转速对燃油蒸发率的影响规律.计算结果表明,进气温度、燃油温度和转速对燃油蒸发有重要影响.进气门开时,在进气温度为-7℃和90℃时,蒸发率分别为5.7%和25.0%;相应地,在燃油温度为0℃和60℃时,燃油蒸发率分别为5.7%和22.0%.油滴初直径和喷射定时对燃油蒸发率有一定影响,油滴初速度对燃油蒸发率影响很小.     

电子部件失效模式试验与仿真研究

目的研究焊点在热应力下的等效应力和等效蠕性应变。方法通过测定某子弹电子部件的工作极限温度、破坏极限温度,利用阶梯变化的温度来验证电子部件的极限适应温度,找出电子部件的主要失效模式。通过有限元仿真来模拟热载荷作用下焊点的应力应变行为。结果应用Garofalo模型仿真得出的蠕变效应与实际试验结果基本相近。结论通过仿真方法与试验结果相对比,证明使用Garofalo模型来研究电子部件焊点的蠕变效应是可行的。     

冷却剂参数对铣槽喷管低周疲劳寿命的影响

采用有限体积流固耦合计算方法、非线性有限元热结构耦合分析方法和局部应变法研究大面积比铣槽喷管三维再生冷却槽道在循环工作条件下的热结构变形与低周疲劳寿命,并对比分析了冷却剂质量流量与入口温度对铣槽喷管疲劳使用寿命的影响。计算结果表明,铣槽喷管热结构响应呈现复杂的三维效应,应变较大位置主要分布在与肋连接的内衬区域,喷管中部的残余应变量最大;冷却槽道低周疲劳寿命分布和热结构响应基本一致,最小寿命位于喷管中部与肋相连的内衬区域燃气侧;随冷却剂质量流量增加,铣槽喷管低周疲劳寿命不断提高;随冷却剂入口温度增加喷管尾部低周疲劳寿命值不断降低,而喷管中前部的低周疲劳寿命值却不断提高,当冷却剂入口温度为280K左右时,本文的铣槽喷管总体使用寿命达到最大。      

原油加热炉炉管剩余寿命评估

根据加热炉炉管温度分布,提出了加热炉炉管剩余寿命评估方法:即炉管蠕变损伤后剩余寿命的评估和腐蚀损伤后剩余寿命的评估,采用此方法对在用加热炉进行了评估,并对评价结果进行了验证.     

某型硬质泡沫塑料弹架结构长贮特性和本构关系研究

目的研究一类硬质泡沫塑料弹架结构的贮存特性和本构关系。方法首先对结构试件进行高温压缩蠕变试验,然后对压缩后试件蠕变性能进行分析,得到材料高温压缩蠕变曲线,在此基础上用WLF方程对试件的贮存寿命进行评估,推算出试件达到特定蠕变量所需时间。结果基于试验所得材料应力-应变曲线,用数值拟合的方法建立了试件材料的压缩本构关系。结论证实了在高温压缩蠕变试验过程中材料本构关系未发生变化,研究结果可为后续型号结构试件寿命评估和失效机理研究提供参考。     

燃气发动机瞬态工况下NOx排放特征

NO_x排放控制是发展燃气汽车的核心问题.为获得增压中冷燃气发动机瞬态工况NO_x的排放特征,实验选取了6MK375N-50增压中冷燃气发动机,研究了不同转速、转矩、进气流量、进气温度及湿度对NO_x排放的影响.试验结果表明NO_x的排放随着转速的增加先升高后减缓,转速为1400 r·min-1时NO_x排放最高,转矩的增加也会使NO_x排放增加,随着进气流量的增加,NO_x排放量先增加后稳定,进气流量为180 kg·h~(-1)时NO_x排放最高,进气温度对NO_x排放也有直接影响,进气温度为31℃时NO_x排放最高,随着进气湿度的增加,NO_x排放水平降低,对试验结果的双因素方差分析得到,各影响因素对NO_x的排放影响均非常显著.对1400 r·min-1下各个工况对应NO_x进行拟合,变化规律符合公式y=a-b×ln(x+c).     

袋式除尘器进气均布板结构参数对气流分布的影响分析

针对袋式除尘器的进气均布板主要结构参数对气流分布影响的问题,采用正交试验方法进行CFD模拟试验设计,并以气流速度相对均方根σ值作为气流均匀性的评价指标。研究结果给出了σ与板数n、板长L、挡板上端距灰斗顶部截面高度ΔH、挡板前后偏角θ及过滤风速v之间的函数关系式。表明适当增加n、增大ΔH和θ、减小L、降低v,可以提高进气流分布均匀程度,影响进气均匀分布程度的排序为L>θ>n>ΔH>ΔL。     

长时间高温热环境考核试验中石英灯阵的破坏及预防

目的 解决220 V-6 kW石英灯管阵列在试件表面1200 ℃持续40 min以上试验过程中的热破坏问题。方法 对灯管破坏形貌进行分析,通过热应力计算找到了爆灯的主要原因。针对现有加热器灯阵中灯头部位的热结构问题设计一套气体强制对流冷却装置,利用流体仿真分析方法获得出气管上不同出气孔孔径在相同间距条件下的气流速度、出气管外空流场状态和有灯阵时的灯头绕流冷却效果,为结构设计提供依据。结果 在相同地面热环境模拟试验中成功进行了考核试验。对比有无冷却装置时的试验结果,对流换热装置能够增加灯管使用寿命,保证试验质量。结论 针对灯头部位进行强制对流保护的方法,能够提高加热器在试验过程中的热环境模拟温度上限和有效试验时间,对高温长时间类热环境试验具有较好的应用和推广价值。     

煤矿乏风低浓度甲烷催化氧化数值模拟

应用计算流体力学软件FLUENT,通过导入CHEMKIN格式详细化学反应机理对煤矿乏风低浓度甲烷气体在壁面涂有Pt催化剂的蜂窝陶瓷通道表面的催化氧化过程进行数值研究,计算分析了有、无催化剂情况下乏风低浓度甲烷在通道内的反应情况,同时进一步分析了乏风甲烷浓度、入口进气速度、通道壁面温度及通道直径对甲烷氧化率的影响。结果表明:在蜂窝陶瓷通道内壁负载Pt金属催化剂不仅可以降低乏风中低浓度甲烷氧化所需的温度,而且可以大大提高甲烷的氧化率;甲烷氧化率随着乏风甲烷浓度和通道壁面温度的升高而增大,随着入口进气速度和通道直径的增大而下降。     

热-力循环载荷下身管镀层裂纹扩展规律研究

目的研究身管镀层裂纹的扩展机理,提高身管寿命。方法针对身管镀层裂纹损伤,提出一种基于扩展有限元方法(XFEM)结合内聚力模型(CZM)的方法。建立热–力耦合的镀层身管有限元模型,通过间接耦合的方式,将温度场导入有限元模型,通过CZM本构模型来模拟其损伤失效行为。对镀层初始裂纹在热–力载荷下扩展到镀层/基体界面的情况进行仿真分析。结果在高温高压环境下,镀层初始裂纹扩展速度很快,在第1发射击完成后便扩展到基体结合面,初始裂纹扩展到镀层/基体界面时,裂纹尖端的存在使局部具有较大切应力,达到1180 MPa。在连续射击工况下,造成镀层结合面的开裂。结论在高温高压载荷下,镀层初始裂纹很快扩展到镀层/基体界面,且身管镀层承受的热应力是导致镀层开裂的重要因素。     

某型硬质泡沫弹架蠕变特性及贮存寿命研究

目的 研究一类硬质泡沫弹架结构的蠕变特性和贮存寿命评估方法.方法 通过测定贮存恒定应力水平下该型硬质泡沫弹架的温度加速蠕变性能数据,建立泡沫弹架材料的蠕变本构关系,研究泡沫弹架材料的蠕变时温等效规律.在此基础上,开展泡沫弹架的高温加速贮存试验与评估方法研究.结果 在高温蠕变试验后,该型硬质泡沫材料的本构关系及压缩特性均...     

MTO/FCC反应器高温高压设备隔热衬里对金属壳体温度分布的影响

MTO/FCC反应器高温高压设备的隔热衬里发生局部开裂或破碎时,该部分衬里将保持全部或部分隔热功能。以衬里的破坏厚度和破坏高度作为控制变量,研究衬里破坏程度对衬里-金属结构温度分布的影响。结果表明:设计温度为750℃时,随着衬里破坏厚度和破坏高度的增加,衬里-金属结构温度逐渐升高,且存在温度上限;当衬里设备存在"施工缝"缺陷时,随着衬里破坏厚度的增加,衬里-金属结构的温度增高,最大温度为546℃;当衬里破坏厚度超过80%时,金属壳体最高温度为346℃,验证了国外手册中衬里破坏决策书选取350℃为极限温度条件的科学性和适用性。     

大口径火炮身管寿命提升技术探讨

介绍了关于身管寿命研究的国内外发展现状、趋势和差距,论述了身管寿命的定义与评定标准。基于一般身管寿命预测方法,从发射装药、身管材料、身管发射负载、身管内膛表面强化等方面,分析了身管寿命的影响因素,确定了热作用、化学作用、机械作用、膛压作用的影响因素,提出了包括身管内膛镀铬技术在内的身管寿命提升需要解决的问题和关键技术,以及初步技术措施,并详细论述了身管内膛镀铬技术方案与技术途径,提出了达到世界先进水平的身管寿命提升技术发展目标,指出了身管寿命提升技术的发展趋势等,为今后身管寿命提升技术研究提供技术参考。     

SiO2气凝胶隔热性能的影响因素研究

目的 在不同热流条件下,通过调整SiO2气凝胶的孔隙率、涂层厚度等,以满足合适的隔热要求。方法 针对中短程飞行器飞行时外壁面承受短时高热流的特点,在分析孔隙率对SiO2气凝胶热导率影响规律的基础上,通过数值仿真研究不同气凝胶孔隙率、气凝胶厚度及热流作用下的温度响应。结果 得到了不同条件下满足隔热要求的气凝胶最小厚度,以及气凝胶表面的最高温度。高温情况下,气凝胶孔隙率为96%时,有效热导率最低,孔隙率超过96%时,隔热性能变差。结论 当飞行器内壁面温度满足要求时,增大气凝胶的孔隙率,则需要减小气凝胶的厚度,相应的气凝胶表面温度会升高,但升幅很小。当飞行器外壁面承受长时间大热流时,仅调整气凝胶的厚度和孔隙率不能达到结构的隔热要求。     

长期立贮固体发动机药柱变形预估方法研究

目的 研究老化与颠振影响下长期立式贮存固体发动机药柱的蠕变特性,基于广义Kelvin模型,构建一种考虑老化和损伤因素的蠕变本构模型。方法 通过开展温度与应力加速蠕变试验、高温加速老化试验以及往复拉伸损伤试验,获得老化与损伤对蠕变的影响规律,建立蠕变预测模型,获取模型参数,并将其嵌入有限元软件。结果 利用所得蠕变本构模型计算了某型发动机立式贮存15 a后药柱蠕变的应力应变,结果表明,考虑老化因素后,发动机药柱的最大等效应力增大了96.84%,最大等效应变减小了4.07%,在同时考虑老化与损伤因素后,最大等效应力增加了82.77%,最大等效应变减小了3.62%。结论 对比不同条件下的仿真结果,老化和损伤对发动机蠕变状态的影响较大。使用该模型能够较好地体现出固体发动机药柱的老化硬化和损伤软化。     

水下航行器复合材料耐压壳优选设计研究

目的 提升水下航行器潜深,将复合材料代替高强度钢材料用于水下航行器的耐压结构,对该结构开展优选设计研究,探究其提升耐压壳的极限潜深与降低结构质量的能力。方法 采用分步选优的设计方法对复合材料耐压壳体进行优选。在进行耐压壳体的优选时,考虑铺层百分比、角度、厚度对壳体的稳定性和极限载荷的影响。在进行环肋形式的优选时,从肋骨受力情况出发,考虑肋骨铺层形式对于稳定性的影响。结果 在耐压壳厚度相同的情况下,通过壳体铺层优选,复合材料耐压壳体的失稳压力提升在56.06%以上。在进行肋骨优选后,极限潜深相较于“海狼”级潜艇提升约26.67%,且复合材料耐压壳相较于高强度钢耐压壳质量减轻在80%左右。结论 通过分步优选的方法,可以得到该水下航行器耐压壳的主壳体铺层形式为[0/±45/0/0/±45/0/90/0]s,单层厚度为1.5 mm。环肋形式为T形,环肋面板与腹板均采用环向铺设。     

环境实验室温度均匀性的数值分析研究

目的研究送风参数及围护结构对飞机结构及机构环境条件下功能性和耐久性实验室温度均匀性的影响。方法采用CFD方法对实验室的气流组织进行数值模拟,根据气流组织评价标准对工作区的温度均匀性进行分析。结果送风温差越大、送风速度越小温度场均匀性越差,保温层较厚时,温差过大将导致工作区温度分布达不到设计要求。结论相同温差下,减少送风口数量并提高单个送风口的送风速度有助于提高温度均匀性。