0 引言

直噴增壓發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋在高溫和低溫循環(huán)交替的條件下，會(huì)處于一種屈服工作狀態(tài)，經(jīng)常會(huì)在燃燒室部位引起疲勞裂紋。若結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)考慮不周，會(huì)在實(shí)際開(kāi)發(fā)驗(yàn)證中以及后期市場(chǎng)上出現(xiàn)破壞現(xiàn)象。目前，在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)前，可通過(guò)仿真分析方法來(lái)預(yù)測(cè)氣缸蓋是否可以承受高低溫沖擊

，并能預(yù)測(cè)缸蓋的疲勞安全系數(shù)

。發(fā)動(dòng)機(jī)在實(shí)際使用過(guò)程中，要經(jīng)歷不計(jì)其數(shù)次起、停循環(huán)及負(fù)載的變化，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)的熱負(fù)荷產(chǎn)生劇烈變化，缸蓋是最容易受到損傷的重要零部件。對(duì)于缸蓋來(lái)說(shuō)，常見(jiàn)的低周疲勞失效模式為缸墊處機(jī)油、冷卻液泄漏，火花塞孔及鼻梁區(qū)開(kāi)裂等。冷熱沖擊試驗(yàn)通常是檢驗(yàn)缸蓋低周疲勞比較有效的試驗(yàn)方法之一。

宋睿更用睿言智語(yǔ)闡釋了云圖控股對(duì)未來(lái)的判斷?！皫啄昵拔揖驼f(shuō)過(guò)，復(fù)合肥企業(yè)的好日子一去不復(fù)返了。農(nóng)資產(chǎn)業(yè)過(guò)去二十年經(jīng)歷了三個(gè)階段，2018年又出現(xiàn)了分水嶺。各種政策疊加令形勢(shì)吃緊，今年又出現(xiàn)一波獨(dú)立行情，原材料瘋漲，復(fù)合肥價(jià)格不動(dòng)?！彼晤ＵJ(rèn)為，一個(gè)生產(chǎn)企業(yè)必須準(zhǔn)確預(yù)測(cè)到五年，乃至更長(zhǎng)時(shí)間的市場(chǎng)格局。云圖看終局，復(fù)合肥就是一個(gè)加工行業(yè)。未來(lái)誰(shuí)掌控資源，誰(shuí)才有拓展市場(chǎng)的能力。宋睿強(qiáng)調(diào)：“隨著一些資源項(xiàng)目投產(chǎn)、產(chǎn)業(yè)鏈的進(jìn)一步延長(zhǎng)，云圖控股將拿出一部分利潤(rùn)，讓經(jīng)銷商贏回市場(chǎng)、贏得尊重?！?/p>

1 發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋低周疲勞損傷模型

1.1 缸蓋低周疲勞理論和缸蓋相對(duì)損傷模型

當(dāng)載荷超過(guò)σe時(shí)，工程材料和構(gòu)件將產(chǎn)生永久性的變形，即在載荷消除后將產(chǎn)生不可逆變形。在接近甚至超過(guò)其屈服強(qiáng)度的循環(huán)應(yīng)力的作用下，塑性應(yīng)變循環(huán)所造成的疲勞(如10

～10

)被稱為低周疲勞。低周疲勞中，應(yīng)力和應(yīng)變的問(wèn)題相應(yīng)地變得復(fù)雜，而不是簡(jiǎn)單的線性彈性變化。

基于損傷累積的Miner理論以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便等優(yōu)點(diǎn)在工程中得到了廣泛的應(yīng)用。由于Miner公式的計(jì)算結(jié)果在某些情況下不盡人意, 許多科技工作者曾作了大量的研究, 提出幾種累積損傷理論, 但都因其局限性未能推廣。但Miner線性累積損傷理論仍是目前應(yīng)用最廣泛的理論。局部應(yīng)力-應(yīng)變方法是一種基于危險(xiǎn)部件在加載過(guò)程中的局部應(yīng)力、應(yīng)變疲勞壽命的估算方法。Manson-Coffin公式是局部應(yīng)力應(yīng)變法中著名的應(yīng)變-壽命關(guān)系公式

。

本文應(yīng)用的Miner線性累積損傷理論和Manson-Coffin公式模型如下:

為應(yīng)變幅值；

分別為一次循環(huán)破壞時(shí)的塑性變形滯后環(huán)上的塑性應(yīng)變幅；

為疲勞延性指數(shù)；

試驗(yàn)工況一主要驗(yàn)證發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體以及缸墊所能承受冷熱沖擊的能力，每循環(huán)24min，共計(jì)1000個(gè)循環(huán)。

1.2 計(jì)算需求參數(shù)

根據(jù)下述Manson-Coffin公式分別計(jì)算出缸蓋火花塞安裝孔在兩種冷熱沖擊工況下產(chǎn)生疲勞裂紋的循環(huán)次數(shù)，然后再計(jì)算出每種工況實(shí)際運(yùn)行循環(huán)與其對(duì)應(yīng)壽命循環(huán)數(shù)的比值，我們把此比值定義為該工況下的考核強(qiáng)度，以此來(lái)判斷兩種試驗(yàn)工況考核強(qiáng)度的大小。

基于統(tǒng)計(jì)的巖石密度數(shù)據(jù)可知，偏基性的安山巖、玄武巖密度較高，超過(guò)2.50×103kg/m3，因此，可推測(cè)高密度巖石中偏基性的火山巖占有較大比例，而低密度巖石中偏酸性的火山巖所占比例較高。由此可得出冀北地區(qū)火山巖在空間上的分布呈現(xiàn)以下規(guī)律：偏酸性的火山巖圍繞著偏基性的火山巖以環(huán)狀形式分布。

：對(duì)應(yīng)于第

級(jí)載荷水平直至疲勞破壞的循環(huán)數(shù)(相當(dāng)于壽命)；

試驗(yàn)工況二：檢驗(yàn)零部件對(duì)高低溫瞬間變化的承受能力，每循環(huán)360～480秒，共計(jì)3000個(gè)循環(huán)。

2.3.1 局部應(yīng)力應(yīng)變法

2 缸蓋熱機(jī)疲勞分析

2.1 溫度場(chǎng)試驗(yàn)與仿真結(jié)果

分析主要考慮全速全負(fù)荷工況以及怠速(停機(jī))工況，先通過(guò)CFD分析得到燃燒室的溫度及換熱系數(shù)邊界。再通過(guò)雙向流固耦合計(jì)算得到兩種工況下的缸蓋燃燒室溫度場(chǎng)分布。

為了驗(yàn)證仿真數(shù)據(jù)與真實(shí)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的差異性，試驗(yàn)前在發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋的鼻梁區(qū)安裝了熱電偶傳感器，然后運(yùn)行發(fā)動(dòng)機(jī)，分別按照兩種冷熱沖擊試驗(yàn)工況和溫度邊界運(yùn)行，并測(cè)量得出鼻梁區(qū)真實(shí)的金屬溫度值。試驗(yàn)工況一額定工況溫度分布如如圖1，停機(jī)工況溫度分布如圖2。試驗(yàn)工況二額定工況溫度分布如圖3所示，怠速工況溫度分布如圖4所示。

試驗(yàn)工況一仿真最高溫度為193.7℃，最低溫度為14℃，試驗(yàn)數(shù)據(jù)最高為188.8℃，最低溫度17.5℃。試驗(yàn)工況二仿真最高溫度為193.7℃，最低溫度為52℃，試驗(yàn)數(shù)據(jù)最高為186.5℃，最低為42.8℃，兩者的趨勢(shì)基本一致。

2.2 應(yīng)力及應(yīng)變分析結(jié)果

因水資源時(shí)空分布差異較大，受強(qiáng)降雨、強(qiáng)臺(tái)風(fēng)影響，各地頻繁發(fā)生洪澇災(zāi)害，水利人一直都在與水患災(zāi)害進(jìn)行斗爭(zhēng)。近年來(lái)我國(guó)水利建設(shè)獲得了可喜的成就，大江大河治理初見(jiàn)成效，積累了寶貴的水利建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，不過(guò)我們也應(yīng)該看到，當(dāng)前水利建設(shè)過(guò)程中也存在著很多問(wèn)題，如管理機(jī)制不靈活、管理體制不合理。水利工程是一項(xiàng)綜合性工程，它具有一定公益性，同時(shí)也帶有經(jīng)營(yíng)性質(zhì)，公益、經(jīng)營(yíng)二者混在一起，責(zé)任不清楚，同時(shí)運(yùn)行機(jī)制也不靈活，使得管理單位不能全身心投入到管理活動(dòng)中，同時(shí)也缺少經(jīng)營(yíng)的能力；建設(shè)與管理脫節(jié)，后期管理缺少資金投入；基層管理單位條件差，人員配備不足，留不住高素質(zhì)人材。

由于氣缸蓋火力面承受高溫高壓燃?xì)鉀_擊，在實(shí)際工作中會(huì)產(chǎn)生較高的溫度和較大的應(yīng)力，使該區(qū)域發(fā)生塑性變形，進(jìn)而產(chǎn)生熱機(jī)疲勞損傷。此次主要分析缸蓋內(nèi)燃燒室，經(jīng)過(guò)兩個(gè)分析循環(huán)后，等效塑性變形趨于穩(wěn)定，仿真分析與試驗(yàn)結(jié)果匯總見(jiàn)表3。

分析結(jié)果表明排氣門(mén)鼻梁區(qū)應(yīng)力低于材料屈服極限，而火花塞孔處應(yīng)力超屈服極限，進(jìn)入塑性變形區(qū)間?；鸹ㄈ滋幵谠囼?yàn)工況一中經(jīng)過(guò)第一個(gè)冷熱沖擊循環(huán)后等效塑性應(yīng)變幅值0.32%，第二個(gè)循環(huán)后為0，已穩(wěn)定，如圖5和圖6所示?；鸹ㄈ滋幵谠囼?yàn)工況二中經(jīng)過(guò)第一個(gè)冷熱沖擊循環(huán)后等效塑性應(yīng)變幅值為0.269%，第二個(gè)循環(huán)后為0，如圖7和圖8所示。

當(dāng)前，山區(qū)經(jīng)營(yíng)的果園、桑園、茶園等，林下草本覆蓋水平普遍偏低，有的與耕地種植相似，需要增加草被覆蓋。尤其在六、七兩個(gè)月，是水土流失的重點(diǎn)時(shí)段，必須禁止皖河流域中上游耕地和園地土壤裸露。

2.3 低周疲勞分析及考核強(qiáng)度對(duì)比

Late diagnosis of chronic pancreatitis or pancreatic adenocarcinoma limits treatment and results in a worse prognosis. Despite worldwide investigation,suitable diagnostic markers have not been proposed yet.

為了驗(yàn)證仿真結(jié)果的準(zhǔn)確與否，在同一個(gè)機(jī)型上多臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)分別進(jìn)行上述兩種不同的冷熱沖擊試驗(yàn)工況驗(yàn)證，冷熱沖擊試驗(yàn)關(guān)鍵要控制發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液出口溫度。試驗(yàn)工況一冷、熱工況各180s，其中包含工況切換時(shí)間均為15s，工況切換過(guò)程冷卻液同步進(jìn)行切換，熱工況為額定功率點(diǎn)，冷工況為怠速點(diǎn)，此過(guò)程為一個(gè)試驗(yàn)循環(huán)，試驗(yàn)共進(jìn)行3000個(gè)循環(huán)。試驗(yàn)工況二熱工況維持運(yùn)行500s，從冷工況到熱工況切換時(shí)間為40s，熱工況為額定功率點(diǎn)，冷工況為發(fā)動(dòng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，保持時(shí)間為750s，從熱工況切換到冷工況為150s，此為一個(gè)試驗(yàn)循環(huán)，共計(jì)運(yùn)行1000個(gè)循環(huán)，兩種試驗(yàn)工況的冷卻液出口溫度控制分別如表1和表2所示。

2.3.2 壽命計(jì)算及考核強(qiáng)度對(duì)比

零部件溫度的獲取途徑主要通過(guò)整機(jī)溫度場(chǎng)試驗(yàn)直接獲取試驗(yàn)過(guò)程中的缸蓋火力面的溫度變化。

超臨界CO2絡(luò)合萃取法是選擇帶有正電荷的金屬離子和帶有負(fù)電荷的絡(luò)合劑，通過(guò)絡(luò)合反應(yīng)形成穩(wěn)定的絡(luò)合物，最后在相中加入極性改性劑使配合物與超臨界流體分離。袁超［24］用超臨界CO2絡(luò)合萃取綠茶中Cu2+、Pb2+、Cd2+和萃取壓力為25 MPa、萃取溫度為333 K，靜態(tài)萃取時(shí)間為30 min，重金屬的總萃取率最達(dá)到73.9%，Cu2+、Pb2+、Cd2+的萃取率分別為75.1%，62.3%和61.9%。

Manson-Coffin公式模型如下：

從表4對(duì)比結(jié)果來(lái)看，試驗(yàn)工況一單個(gè)循環(huán)下的損傷量比試驗(yàn)工況二大，但因試驗(yàn)工況一總的試驗(yàn)循環(huán)次數(shù)少，總的累計(jì)損傷小，因此試驗(yàn)工況一相對(duì)于壽命的考核強(qiáng)度只有36.7%，而試驗(yàn)工況二的考核強(qiáng)度為81.2%，因而試驗(yàn)工況二總的考核強(qiáng)度更大，為工況一的2.2倍。

3 臺(tái)架試驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)果

此方法是一種基于危險(xiǎn)部件在加載過(guò)程中的局部應(yīng)力、應(yīng)變疲勞壽命的估算方法。基于疲勞損傷的本質(zhì)—塑性變形, 認(rèn)為疲勞損傷過(guò)程就是塑性變形累積到一定量時(shí)導(dǎo)致裂紋產(chǎn)生。

試驗(yàn)結(jié)果表明發(fā)動(dòng)機(jī)均能順利通過(guò)試驗(yàn)工況一，缸墊處無(wú)液體滲漏現(xiàn)象出現(xiàn)。但采用試驗(yàn)工況二進(jìn)行到1/3～1/2耐久試驗(yàn)時(shí)間時(shí)，缸墊處出現(xiàn)了不同程度的潤(rùn)滑油和冷卻液滲漏現(xiàn)象，如圖9和圖10所示。

仿真雖然模擬了兩種冷熱沖擊工況對(duì)火花塞孔的損傷對(duì)比，但因?qū)嶋H循環(huán)次數(shù)并未達(dá)到疲勞壽命，所以并未出現(xiàn)火花塞孔開(kāi)裂的現(xiàn)象。但試驗(yàn)結(jié)果同時(shí)也說(shuō)明，它對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)缸墊的密封同樣能起到考核作用，試驗(yàn)工況一總體考核強(qiáng)度弱于試驗(yàn)工況二。

4 結(jié)論

在企業(yè)實(shí)際開(kāi)發(fā)流程中，存在兩種不同冷熱沖擊試驗(yàn)工況，對(duì)試驗(yàn)評(píng)價(jià)體系造成一定程度的困擾，本文通過(guò)熱機(jī)疲勞分析及試驗(yàn)驗(yàn)證對(duì)比了兩種試驗(yàn)工況考核強(qiáng)度的差異。

我國(guó)太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)起步較西方國(guó)家略晚，借鑒和了解掌握全球新能源政策尤其是針對(duì)光伏項(xiàng)目補(bǔ)貼政策，對(duì)促進(jìn)我國(guó)可再生能源健康發(fā)展和未來(lái)光伏市場(chǎng)發(fā)展至關(guān)重要。自2009年開(kāi)始實(shí)施“金太陽(yáng)示范工程”以來(lái)，法規(guī)政策趨于完善，100多項(xiàng)國(guó)家政策性文件和地方政府促進(jìn)區(qū)域光伏產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的措施，營(yíng)造有利于產(chǎn)業(yè)發(fā)展互補(bǔ)配套的政策環(huán)境，培育了國(guó)內(nèi)光伏市場(chǎng)，扶持了產(chǎn)業(yè)龍頭企業(yè)，在推動(dòng)能源轉(zhuǎn)型中發(fā)揮了重要作用，中國(guó)光伏“兩頭在外”的局面得到大幅度的改善。未來(lái)10年太陽(yáng)能發(fā)電容量持續(xù)增長(zhǎng)，中國(guó)將成為全球規(guī)模最大、增長(zhǎng)速度最快的太陽(yáng)能市場(chǎng)。

4.1對(duì)缸蓋在熱機(jī)負(fù)荷綜合影響下的應(yīng)力應(yīng)變進(jìn)行了彈塑性有限元分析，采用局部應(yīng)力應(yīng)變法，火花塞孔在試驗(yàn)工況一下的應(yīng)變?yōu)?.320%，在試驗(yàn)工況二下的應(yīng)變?yōu)?.269%，小于經(jīng)驗(yàn)值1%；

21世紀(jì)的首個(gè)10年，是全水利行業(yè)貫徹落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)水利向現(xiàn)代水利、民生水利和可持續(xù)發(fā)展水利戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵期。廣大水利科技工作者按照國(guó)家科技工作的十六字指導(dǎo)方針，把握國(guó)家科學(xué)治水的現(xiàn)實(shí)要求，在踐行可持續(xù)發(fā)展治水新思路、推進(jìn)民生水利新發(fā)展、有效應(yīng)對(duì)突發(fā)水事件等方面發(fā)揮著重要的支撐作用。

4.2試驗(yàn)工況一的計(jì)算壽命為2725次，實(shí)際運(yùn)行1000次，驗(yàn)證強(qiáng)度為0.367。試驗(yàn)工況二計(jì)算壽命為3696次，實(shí)際運(yùn)行3000次，驗(yàn)證強(qiáng)度為0.812。試驗(yàn)工況二的整體考核強(qiáng)度強(qiáng)是工況一的2.2倍；

4.3發(fā)動(dòng)機(jī)采用試驗(yàn)工況一進(jìn)行驗(yàn)證，缸墊處無(wú)液體滲漏現(xiàn)象。采用試驗(yàn)工況二進(jìn)行驗(yàn)證，試驗(yàn)過(guò)程中或試驗(yàn)結(jié)束后，缸墊處均出現(xiàn)了不同程度的液體滲漏現(xiàn)象，與仿真結(jié)果預(yù)測(cè)的一致，說(shuō)明本文數(shù)值模擬計(jì)算及評(píng)價(jià)方法的有效性，為實(shí)際應(yīng)用提供了理論支撐。

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