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316L不锈钢焊接接头蠕变-疲劳力学行为研究

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316L不锈钢焊接接头蠕变-疲劳力学行为研究

作者：黄保科中国石油大学(华东)

学位级别：硕士

随着化工行业的承压设备向高温、高压、高速等高参数的方向发展,蠕变—疲劳逐渐成为致使此类设备失效的重要因素。设备在焊接制造过程中不可避免会产生残余应力,研究焊接接头的蠕变—疲劳行为可以为其在复杂载荷下的使用提供重要的理论... 详细信息

随着化工行业的承压设备向高温、高压、高速等高参数的方向发展,蠕变—疲劳逐渐成为致使此类设备失效的重要因素。设备在焊接制造过程中不可避免会产生残余应力,研究焊接接头的蠕变—疲劳行为可以为其在复杂载荷下的使用提供重要的理论依据。本文以316L不锈钢为研究对象,以蠕变—疲劳本构、损伤演化及焊接残余应力计算为基础,对焊接接头残余应力在蠕变—疲劳下的力学演化行为及寿命进行了研究,分析了保载时间、疲劳幅值和载荷形式等多种因素对焊接接头在蠕变—疲劳下力学行为的影响。本文主要工作和相关结论如下:(1)对传统的蠕变—疲劳本构模型进行了修正,建立了与保载时间相关的新型蠕变—疲劳本构模型。基于单轴应变控制的蠕变—疲劳试验,在传统的蠕变—疲劳本构的基础上,增加时间相关的疲劳交互影响因子μ和蠕变交互影响因子θ,进而建立了与保载时间相关的新型蠕变─疲劳本构模型,并通过应力控制的蠕变—疲劳试验验证了新型本构模型的准确性。(2)采用数值分析的方法研究了焊接接头的蠕变—疲劳力学演化规律,并分析了各因素对焊接接头蠕变—疲劳行为的影响关系。对焊接接头的残余应力进行了有限元计算,并且使用X射线测试仪验证了焊接接头残余应力模拟计算的准确性。研究发现焊接残余应力在蠕变—疲劳载荷下随着循环周次的增加有逐渐释放的现象,将残余应力的释放现象分别与焊接残余应力在单纯的蠕变或疲劳载荷下进行了分析对比,发现残余应力的释放量不仅是两者释放量的简单叠加,并且阐述了残余应力在蠕变—疲劳下的释放机理。(3)对焊接接头的蠕变—疲劳损伤及寿命进行了分析研究。编写了适用于316L不锈钢的蠕变—疲劳损伤模型子程序,通过与应力控制、应变控制的单轴蠕变—疲劳试验对比验证了蠕变—疲劳损伤模型及子程序的准确性。将蠕变—疲劳损伤子程序引入焊接接头在蠕变—疲劳下的数值分析中,结合试验研究了焊接残余应力对焊接接头蠕变—疲劳寿命的影响。

关键词：蠕变—疲劳焊接残余应力力学行为寿命预测

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发动机曲轴轴承的多目标综合优化

汽车工程 2012年第9期34卷 842-846页

作者：黄保科孙军王虎赵小勇杨扬合肥工业大学机械与汽车工程学院合肥230009

选取曲轴轴承总平均摩擦功耗和曲轴质量为目标,采用指数曲线式惯性权值递减策略的粒子群算法,对某4缸发动机曲轴轴承进行多目标综合优化。优化结果与原机和单目标优化结果的对比表明,多目标综合优化,与原机相比,曲轴轴承总平均摩擦功耗... 详细信息

选取曲轴轴承总平均摩擦功耗和曲轴质量为目标,采用指数曲线式惯性权值递减策略的粒子群算法,对某4缸发动机曲轴轴承进行多目标综合优化。优化结果与原机和单目标优化结果的对比表明,多目标综合优化,与原机相比,曲轴轴承总平均摩擦功耗减少26.2%,曲轴质量减小5.3%,比单目标优化也稍有改善。

关键词：发动机曲轴轴承曲轴轴承系统多目标优化

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不同工况下内燃机曲轴轴承的润滑性能

内燃机学报 2011年第4期29卷 348-354页

作者：赵小勇孙军刘利平黄保科单文斌张建波柴晓辉合肥工业大学机械与汽车工程学院安徽合肥230009

以4冲程4缸柴油机为研究对象,进行了不同工况下的曲轴轴承负荷计算和润滑分析.连杆轴承负荷计算采用动力计算方法,应用整体曲轴梁单元有限元方法计算曲轴各主轴承负荷,采用动力学法进行曲轴轴承的润滑分析.结果表明:不同内燃机工况下,... 详细信息

以4冲程4缸柴油机为研究对象,进行了不同工况下的曲轴轴承负荷计算和润滑分析.连杆轴承负荷计算采用动力计算方法,应用整体曲轴梁单元有限元方法计算曲轴各主轴承负荷,采用动力学法进行曲轴轴承的润滑分析.结果表明:不同内燃机工况下,曲轴轴承负荷和润滑性能在一个内燃机工作循环中的变化规律和对应时刻的数值存在较大差异;曲轴轴承润滑性能的最不利情况不一定出现在内燃机标定工况;相同工况下连杆轴承与主轴承润滑性能之间以及各主轴承的润滑性能之间也存在较大的差异.因此,内燃机曲轴轴承设计时,如果仅分析标定工况下的某一曲轴轴承润滑性能将不够全面合理,需要进行不同工况下各曲轴轴承润滑性能的分析计算.

关键词：内燃机工况曲轴轴承润滑

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多缸内燃机曲轴轴承三维轴心轨迹的试验研究

机械工程学报 2012年第3期48卷 174-179页

作者：杨扬孙军赵小勇王虎黄保科柴晓辉单文斌张建波合肥工业大学机械与汽车工程学院合肥230009

以某四行程四缸内燃机为对象,在内燃机试验台架上进行多工况下的内燃机曲轴主轴承三维(即同时包括轴颈在轴承截面中的平面运动和轴线方向运动)轴心轨迹实际测量。轴颈在曲轴轴承中的位置采用电涡流传感器测量并通过后处理计算获得。结... 详细信息

以某四行程四缸内燃机为对象,在内燃机试验台架上进行多工况下的内燃机曲轴主轴承三维(即同时包括轴颈在轴承截面中的平面运动和轴线方向运动)轴心轨迹实际测量。轴颈在曲轴轴承中的位置采用电涡流传感器测量并通过后处理计算获得。结果表明,内燃机工作中,曲轴轴承轴颈存在沿轴线方向的运动;实际内燃机曲轴轴承的轴心轨迹为三维空间曲线;一个内燃机工作循环的曲轴轴承轴心轨迹曲线是不封闭曲线;曲轴轴承轴颈沿轴线方向存在较大的移动量,其数值大于轴承径向间隙;随内燃机转速和负荷增加,轴颈的轴向移动量增大;内燃机转速较低时,轴承轴颈的轴向运动在一个内燃机工作循环中的变化规律具有一定的周期性,变化周期数等于内燃机的气缸个数,而高转速情况下没有明显的变化规律性。

关键词：内燃机曲轴轴承三维轴心轨迹测量

试析祁漫塔格地区矽卡岩型铁矿地质特征与找矿标志

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智能城市 2020年第23期6卷 58-59页

作者：陈媛娟黄保科光有明西宁特殊钢股份有限公司青海西宁810012 青海鼎晨矿业有限公司青海西宁810012 青海齐鑫地质矿产勘查股份有限公司青海西宁810005

矽卡岩型铁矿是祁漫塔格地区种类比较多的金属矿物质,该物质经过了漫长时间的形成,在实际的开采过程中,需要根据其特征、形态等针对性开采矿石。文章分析了矽卡岩型铁矿的成矿特征、形成机理,并通过对区内铁矿的相关地质背景进行分析,... 详细信息

矽卡岩型铁矿是祁漫塔格地区种类比较多的金属矿物质,该物质经过了漫长时间的形成,在实际的开采过程中,需要根据其特征、形态等针对性开采矿石。文章分析了矽卡岩型铁矿的成矿特征、形成机理,并通过对区内铁矿的相关地质背景进行分析,阐述矿物质的相关特征,分析具体的找矿标志。我国地域面积比较广,涉及的内容比较多,对其进行深入研究,对现代矿产的发展有一定的促进作用。

关键词：祁漫塔格矽卡岩型铁矿找矿

内燃机曲轴轴承和曲轴优化设计的研究现状与展望

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内燃机 2011年第3期27卷 4-8页

作者：黄保科孙军杨扬合肥工业大学机械与汽车工程学院安徽合肥230009

论述了曲轴轴承和曲轴优化设计的研究现状和进展,探讨当前曲轴轴承或曲轴单个零件优化设计的弊端,并对如何更加合理进行曲轴轴承和曲轴优化设计提出见解,展望了研究中尚待进一步研究的问题及深入研究这些问题的必要性和重要性。

关键词：内燃机曲轴轴承曲轴优化设计

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某柴油机增压器断轴原因分析及整改

汽车实用技术 2017年第9期14卷 61-63页

作者：喻昆许涛黄保科安徽江淮汽车集团股份有限公司安徽合肥230601

文章对某柴油机增压器的断轴原因进行了详细地调查分析,发现增压器轴心轨迹不良是断轴的主要原因。解决措施采用不带油楔的浮动轴承,同时将涡端密封环槽开设位置由原来的涡轮头上更改到中间轴上。对优化方案进行了多次试验验证,均未再... 详细信息

文章对某柴油机增压器的断轴原因进行了详细地调查分析,发现增压器轴心轨迹不良是断轴的主要原因。解决措施采用不带油楔的浮动轴承,同时将涡端密封环槽开设位置由原来的涡轮头上更改到中间轴上。对优化方案进行了多次试验验证,均未再次出现断轴现象。

关键词：断轴轴心轨迹油楔

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焊接残余应力下的蠕变疲劳交互研究

热加工工艺 2020年第21期49卷 143-150页

作者：陈健飞黄保科解学方蒋文春王振波中国石油大学(华东)新能源学院山东青岛266580 中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司技术检测中心山东东营257000

结构部件在焊接加工制造过程中不可避免地会产生残余应力,且此类部件长期在高温、高压以及交变载荷等复杂工况下运行时,焊接残余应力下的蠕变疲劳交互的力学行为尚未明确。采用热力耦合的方法模拟了316L不锈钢焊板的焊接残余应力,并以... 详细信息

结构部件在焊接加工制造过程中不可避免地会产生残余应力,且此类部件长期在高温、高压以及交变载荷等复杂工况下运行时,焊接残余应力下的蠕变疲劳交互的力学行为尚未明确。采用热力耦合的方法模拟了316L不锈钢焊板的焊接残余应力,并以试验测定的残余应力值验证了模拟的正确性。以残余应力在高温疲劳作用下的释放作为对比,分析了焊接残余应力在高温蠕变疲劳交互作用下的释放规律。结果表明,焊接残余应力在高温疲劳作用下缓慢释放,而在蠕变疲劳交互作用下快速释放后趋于稳定状态。并解释了其释放机理。编译蠕变疲劳交互损伤FORTRAN子程序,用以分析残余应力下的蠕变疲劳交互损伤,并以不考虑残余应力的蠕变疲劳交互损伤作为对比,阐明了残余应力对蠕变疲劳交互损伤的影响。通过对焊接残余应力下的蠕变疲劳交互力学行为进行研究,为准确预测焊接接头的高温力学性能提供理论依据,对含焊接结构的高温设备设计具有重要意义。

关键词：焊接残余应力损伤有限元蠕变疲劳交互

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内燃机曲轴轴承轴心轨迹研究的现状及展望

小型内燃机与摩托车 2011年第3期40卷 92-96页

作者：杨扬孙军黄保科单文斌张建波柴晓辉合肥工业大学机械与汽车工程学院安徽合肥230009

从试验研究和计算分析两方面论述了内燃机曲轴轴承轴心轨迹研究的现状和进展,以及影响曲轴轴承轴心轨迹的因素。

关键词：内燃机曲轴轴承轴心轨迹