結構試驗研究的案例
高壓氣瓶結構設計與仿真及試驗研究
[10] 蔣偉華.基于O形橡膠圈密封的高壓容器設計和研究[D].杭州：浙江大學，2006.
[11] GJB1718A—2005 電子束焊接[S].
文章來源機械制造與自動化. 2023,52(05)
汽車試驗：制動軟管的結構、性能要求及試驗方法
本文件按照GB/T1.1一2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結構和起草規則》的規定起草。
本文件代替GB16897-2010《制動軟管的結構、性能要求及試驗方法》，與GB16897—2010相比，除結構調整和編輯性改動外，主要技術變化如下：
——對液壓制動軟管總成，增加了“快速抗拉強度”“耐動態臭氧性”等的性能要求及試驗方法(見表1、5.3.6、5.3.10) ， “最大膨脹量”增加了試驗壓力為20.0MPa的性能要求(見表2) ， 更改了“縮頸后內孔通過量”的試驗方法(見5.3.1，2010年版的5.3.1)，更改了“制動液的相容性”“耐寒性”“耐臭氧性”的試驗條件(見5.3.4、5.3.8、5.3.9，2010年版的5.3.4、5.3.8、5.3.9)；
——對氣壓制動橡膠軟管總成，增加了“屈撓疲勞”的性能要求及試驗方法(見表6、6.3.3)，刪除了“耐氯化鋅性”的技術要求及試驗方法(見2010年版的表6、6.3.12)；
——對真空制動軟管總成，更改了“耐熱性”“耐寒性”“耐燃料性”的性能要求及試驗方法(見表10、7.2.6、7.2.7、7.2.9，2010年版的表9、7.2.6、7.2.7、7.2.9)；
——增加了氣壓制動塑料軟管總成的性能要求及試驗方法(見第8章)。
本文件由中華人民共和國工業和信息化部提出并歸口。
本文件于1997年首次發布，2010年為第一次修訂，本次為第二次修訂。
1 范圍
本文件規定了汽車、摩托車、輕便摩托車及掛車用制動軟管、制動軟管接頭和制動軟管總成的結構、性能要求、試驗方法、標識。本文件適用于汽車、摩托車、輕便摩托車及掛車使用的液壓、氣壓、真空制動軟管及制動軟管接頭和制動軟管總成。本文件不適用于汽車用螺旋管和高溫輸氣橡膠軟管。
展開 基于正交試驗的液冷板散熱性能的研究
利用ICEPAK仿真軟件，分別對小通道冷板和普通S型流道冷板進行散熱性能研究，研究發現小通道冷板的散熱效果明顯優于普通S型流道冷板。對小通道結構參數（肋片間距、厚度）及進口處流量進行單因素分析，研究其對冷板散熱性能的影響。通過正交試驗的極差分析，各因素的影響順序為：進口流量>肋片厚度>肋片間距。該分析結果為高功耗電子設備的散熱設計提供理論參考。
關鍵詞：ICEPAK;肋片;散熱性能;正交試驗;高功耗;
0 引言
現階段，隨著電子技術的迅猛發展，電子設備廣泛應用在軍工、航空及船舶等眾多領域。新一代軍用設備的設計更趨于大功耗、小型化、輕量化。由于軍用設備復雜的工作環境，要求這些電子產品具備大容量的數據處理功能及較高的數據處理效率[1]。相應地，電子產品單位面積上產生的熱量會急劇增大，導致其長期處于一種惡劣的高溫環境中。因此，散熱結構的設計是確保設備持續可靠工作的必要環節。液冷板因其良好的換熱能力成為軍工生產領域較常用的散熱方法。
近年來，提升液冷板散熱性能的研究方案受到了眾多學者的關注。文獻[2]通過數值模擬，探究3種并串聯結構的流道布局對冷板冷卻性能和壓降損失的影響；文獻[3]對比常規蛇形流道與微流道冷板結構的換熱能力，發現微流道冷板的流阻相對較大，但其散熱效果優于常規蛇形流道幾倍；文獻[4]通過對設計的液冷板流道進行理論校核和仿真模擬，從而驗證流道設計的合理性；文獻[5]控制流道截面積不變，提出了矩形、圓形及雙層流道這3種冷板結構，并對其進行仿真計算和試驗分析。本文根據電子元器件的排布及功率大小，設計出一種帶肋片小通道的冷板流道形狀。利用仿真軟件分析小通道肋片尺寸參數對冷板散熱性能的影響，并通過正交試驗求解出最優肋片尺寸。
展開 復材壓力容器試驗研究
本研究試驗的目的，試圖找到提高 COPV- composite over wrapped
pressure vesse（復合材料包覆壓力容器）爆裂強度的最佳設計方案。在此背景下，本工作研究了碳纖維（T800S）、纏繞角度、層數和層數對 IV 型 COPV 爆裂強度的影響。采用最大應力、最大應變、損傷失效準則來確定 COPV 的爆破強度。采用數字圖像相關技術對纖維的破壞應變進行了量化。將預測結果與試驗結果進行了比較。
材料模型和失效標準
有限元模型中使用的力學性能如表 1 所示。
為了使用 ABAQUS 計算 COPV 的爆破壓力，必須定義失效標準。該分析的失效標準為最大應力、最大應變。由于這些標準是眾所周知的，這里不給出標準的詳細描述。這五個失效標準用于比較
結果。對于處于壓力載荷下的 COPV，假設損傷的失效模式由纖維失效主導。除了損傷起始準則外，還使用了基于能量的損傷演化準則來表征材料的漸進損傷。一旦某個元素滿足了臨界能量標準，就將其從模擬中刪除。內部壓力以較小的載荷增量逐漸施加，并觀察失效指數。當失效指數大于 1 時，施加的載荷被視為 COPV 失效的壓力。
有限元模型
復合外包裝壓力容器模型是在沒有內襯的情況下創建的，并使用 WCM 模塊由 T800S 碳/環氧預浸料完全外包裝。該分析中使用的復合材料層的彈性性能如表 1 所示。利用 ABAQUS 軟件，采用有限元法對結構進行了靜力建模。在所有情況下都考慮了非線性幾何，因為預計會出現大的不平衡變形。
展開 
電動車動力總成振動噪聲的試驗研究
因而，基于能夠反映人的主觀感受的心理聲學客觀評價參數
對電動車進行聲品質的研究就尤為必要。
筆者以某集中驅動式電動車動力總成為研究對象，對其進行振動噪聲整車試驗研究，得到了箱體表面的振動噪聲情況，確定了動力總成振動噪聲的主要激勵源。以幾個典型的聲理學客觀評價參數為評價指標，對電動車動力總成聲品質特性進行初探。
1 動力總成振動噪聲測試
試驗中振動噪聲信號測試系統如圖1所示。
圖1 振動噪聲信號測試系統
考慮到試驗現場整車運行的特點，為了較準確測量電動車動力總成的噪聲，最大限度削弱其他噪聲信號的影響，噪聲測量時采用近聲場測量方法，將麥克風置于與電機動力總成噪聲源較近的測點測量聲壓；然后，再通過LMS SCADAS
Ⅲ
316W接口箱將信號輸入PC機，由LMS Test Lab軟件完成信號記錄。
LMS Test Lab是一整套的振動噪聲試驗解決方案，是高速多通道數據采集與試驗、分析、電子報告工具的結合，包括數據采集、數字信號處理、結構試驗、旋轉機械分析、聲學和環境試驗。
1.1 試驗裝置與測量儀器
本試驗針對某集中驅動式純電動車動力總成進行振動噪聲測試。試驗在半消聲室內進行(圖2)。3個聲壓傳感器分別布置在電機端部、減速器處、差速器處3個位置，4個三向加速度傳感器貼在動力總成表面不同位置。試驗裝置及傳感器測點布置如圖3所示。
圖2 試驗現場
圖3 傳感器布置
1.2 試驗過程
本次試驗模擬了車輛的典型工況。
展開 增程式電動汽車能耗測試仿真試驗研究
通過搭建增程式電動汽車仿真模型，采用全球統一的輕型車測試循環（WLTC）工況進行電量消耗模式（CD）和電量保持模式（CS）的能耗仿真試驗，再基于實車試驗室數據對仿真模型進行對比驗證。最后，開展采用中國輕型汽車行駛工況（CLTC）的能耗仿真試驗，分析增程式電動汽車在兩種不同工況下的能耗表現。結果表明：采用仿真手段能較好地實現對增程式電動汽車的能耗測試，且綜合結果與試驗室數據較為相符，采用CLTC工況的能耗測試表現要顯著優于WLTC工況的能耗測試表現。
關鍵詞：增程式電動汽車;能耗測試;仿真試驗;循環工況;純電利用系數;
引言
隨著能源和環境問題的日趨嚴峻，新能源汽車成為國家政策和汽車行業關注的重點[1,2]。作為傳統燃油車型和純電動汽車的過渡車型，混合動力電動汽車兼具長續航和低能耗等特點，并衍生出各種構架方案[3,4,5]。其中，增程式電動汽車將發動機和發電機結合為增程器，再匹配動力電池、驅動電機以及控制系統，具備短距離純電行駛模式和長距離增程行駛模式，保證發動機在工作時始終位于最高效率點，燃油經濟性達到最高，對整車的能耗和排放水平的降低尤為明顯[6,7]。同時，由于發動機不直接參與驅動系統，省去了變速箱等機械結構，由驅動電機直接驅動，整體結構更加簡單，故障率低，還具備了純電動汽車的高加速性能，成為現階段新能源汽車的重要發展方向之一[8]。
目前，針對增程式電動汽車的能耗研究，主要集中在增程器的匹配設計和優化、整車能量管理策略和智能算法，以及新型儲能系統的研究等方面，嘗試從不同的角度來降低增程式電動汽車的能耗水平[9,10,11]。但目前的這些研究內容，對能耗水平的評價方法不一，且多以單一的仿真手段開展。因此，基于能耗標準，利用仿真手段構建一個統一的增程式電動汽車能耗測試評價方法，并基于實車試驗數據對仿真結果進行驗證非常必要。
展開 汽車電控空氣懸架試驗與仿真研究
因此，對電控空氣彈簧麥弗遜懸架代替螺旋彈簧麥弗遜懸架的可行性問題進行研究對整車結構的改進也具有理論指導意義。
本文針對平順性仿真計算，對電控空氣彈簧麥弗遜懸架和螺旋彈簧麥弗遜懸架進行比較分析和可行性驗證，此研究可為整車結構的改善和空氣懸架控制策略的研究提供一定的理論基礎。
1 電控空氣懸架工作原理和性能試驗
1.1 系統組成與工作原理
電控空氣懸架主要由控制單元、空氣彈簧、減振器、傳感器組、空氣供應機組、電磁閥組、蓄壓器等組成。系統控制原理如圖1所示。
圖1 系統控制原理圖
駕駛員通過操縱控制面板（SETUP）來定義控制器的控制模式，前橋和后橋水平高度傳感器用來收集車身底盤高度。汽車在靜止狀態下，根據不同的控制模式，系統有不同的默認水平高度。當汽車空載或者滿載時，車身會被提高或降低，車身水平高度傳感器產生信號給控制器，控制器根據信號的不同產生控制信號來控制壓縮機和閥系對空氣彈簧進行放氣或者充氣，以維持車身在固定的水平高度上。而當汽車在運動狀態下行駛在越野路面上時，可以通過水平高度傳感器的信號來控制壓縮機充氣以提高車輛的通過性。車身速度和加速度傳感器用來收集車身縱向速度和垂向、縱向、側向3 個方向上的加速度，根據車身縱向速度的大小和速度維持時間的長短以及3個方向的加速度的大小來控制空氣彈簧的剛度和減振器的阻尼，以達到最好的平順性效果。壓縮機溫度傳感器反饋壓縮機的溫度，防止過熱。附加信號主要包括車門、行李箱等的接觸信號，保證行駛中的安全性。
展開 BFRP 增強 UHPC 加固普通混凝土三點彎試驗模擬研究 ￥49.99
通過本次 BFRP 增強 UHPC 加固普通混凝土三點彎試驗模擬，深入了解了加固結構的力學性能和破壞模式，為該加固技術在實際工程中的應用提供了重要理論依據，對推動建筑結構加固領域的發展具有積極意義。
同軸送粉TIG熔覆過程數值模擬與試驗研究
摘 要：為了研究同軸送粉TIG熔覆過程電弧的溫度場、流場、電勢分布及粉體顆粒運動軌跡，根據磁流體動力學理論建立了二維仿真模型，利用COMSOL軟件對TIG熔覆電弧和粉體顆粒運動軌跡進行數值模擬。模擬結果表明：電弧形態呈鐘罩形、氣體流動穩定、粉體顆粒利用率高；為了驗證仿真結果的準確性，開展了同軸送粉TIG熔覆試驗。試驗結果表明：焊縫平直無明顯缺陷，實際電弧形態與模擬結果高度一致。通過金相顯微鏡對熔覆層進行觀察，可以清晰地看出熔覆層內部組織均勻、致密。
關鍵詞：TIG熔覆;同軸送粉;COMSOL軟件;數值模擬;顯微組織;
在現代工業生產中，金屬件表面經常會出現磨蝕、磨損等現象，嚴重影響機械設備的性能和壽命[1]。因此，提高金屬件表面的耐磨性成為迫切需要解決的問題。焊接熔覆通過在受損部位表面熔覆一層硬度高、耐磨性好的涂層，重新形成新的表面，從而修復和改善機械設備的表面性能[2,3,4]。
目前常見的焊接熔覆技術主要有：激光熔覆技術、等離子熔覆技術和TIG熔覆技術等。其中，激光熔覆技術所需的設備費用高昂且熔覆層的寬度小[5,6]；等離子熔覆的熔覆率低，對環境要求高[7,8];TIG熔覆具有熔寬大、熔深淺等優點，特別適用于工件表面的焊接修復[9,10,11]。
展開 離心壓縮機葉輪振動特性仿真及試驗研究
如果在實際的工作中，葉輪長期處于比較嚴重的共振中，會很容易產生疲勞；因此，為了葉輪能夠長期的工作在非共振的環境下，保證葉輪的使用壽命和壓縮機的運行狀態, 日本三菱公司進行了葉輪強度的研究，在測試和有限元分析的基礎上，改變葉輪結構優化葉輪上振動應力的分布[3] 。同時，在試驗基礎上，提出了葉片動應力的評定準則[4] 。在國內，文獻[5]對葉輪的振動特性進行研究分析,指出改變葉片數量可以有效地使葉輪固有頻率和激振頻率避開，避免共振現象的發生。
用LMS模態測試軟件對離心壓縮機葉輪結構進行了模態分析，并將結果與ANSYS有限元軟件[6]計算結果相對比，驗證ANSYS有限元軟件計算葉輪模態得出的結果是可信的。之后在此基礎上，運用ANSYS有限元分析軟件計算分析三種方式，即改變葉片厚度、葉輪加筋和改變葉片數量，對葉輪振動特性的影響效果，為葉輪的優化設計提供參考依據。
1 葉輪模態分析
1.1 葉輪失效形式及解決方案概述
葉片斷裂失效形式如圖1所示[1-2] 。模態分析是用來確定結構振動特性的一種常用技術，這些振動特性包括固有頻率和振型。通過模態分析，可以得到葉輪的固有頻率和振型，經過設計優化，避免了葉輪的固有頻率和激振力頻率相同或相近，從而避免共振現象的發生，保證離心壓縮機的正常運行，提高葉輪的使用壽命。
避免共振的第一步是要在設計階段準確的知道葉輪的固有頻率和振型，根據振型和激振力的形式對葉輪的振動特性進行優化。模態分析技術是用于對工程結構系統進行動力學分析的現代化方法和手段，可分為解析的和試驗的兩個方面，即：有限元分析和試驗模態分析。本文用ANSYS有限元軟件對葉輪模態進行數值計算，用LMS模態分析系統對葉輪進行模態試驗分析。
展開 滾動轉子式壓縮機轉軸振動仿真及試驗研究
2 壓縮機轉軸振動噪聲優化試驗驗證
前述分析已明確電機6f徑向電磁力與轉軸彎曲模態共振是導致壓縮機轉軸異常振動噪聲的主要原因。為了將轉軸彎曲模態與電機6f徑向電磁力錯開，通過在轉軸上部位置增設一個軸承形成雙支撐結構，具體如圖14所示。
圖14 優化前后結構示意圖對比
2.1 雙支撐結構彎曲模態分析
對采用雙支撐結構的轉軸模態進行有限元仿真及試驗測試，所得結果如圖15～16所示。通過對比可以看出：采用雙支撐結構后，壓縮機轉軸的1階彎曲模態振型由懸臂端彎曲變為兩個支撐位置之間彎曲且模態頻率提升到1268 Hz，遠高于60 Hz下電機6f徑向電磁力頻率（360 Hz），達到較好的錯頻設計效果。
圖15 雙支撐結構轉軸彎曲模態振型
圖16 雙支撐結構轉軸固有頻率測試結果
2.2 雙支撐結構改善效果驗證
基于上述雙支撐結構組裝壓縮機，驗證其對轉軸6f振動噪聲問題的改善效果，所得結果如圖17～18所示。
圖17 優化前后電機部振動對比
圖18 優化前后噪聲信號1/3倍頻程
當采用雙支撐結構后，電機部6f振動幅值由4.1 m/s2下降到0.7m/s2，降幅高達83%以上。同時，壓縮機噪聲1/3倍頻程在315 Hz～400 Hz頻段下降17.0 dB以上，主觀聽感改善明顯。
3 結論
本文通過對9槽6極電機深入研究發現，變頻壓縮機運行時產生與電機極數有關的轉軸振動噪聲的根本原因在于：電機6倍頻徑向電磁力與轉軸的彎曲模態發生共振。
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某型汽輪給水機組性能仿真試驗與研究
導讀：
以某型汽輪給水機組為仿真對象，根據部件組成與連接關系構建某型汽輪給水機組的性能仿真模型，在此基礎上開發了某型汽輪給水機組的性能仿真與試驗軟件，并進行了相關仿真試驗研究；得出了給水機組在主機變工況、鍋爐變工況、電動給水泵自啟動時的動態響應特性；通過研究、分析和評價仿真結果，為設備的科學使用和管理提供建議。
新型樓板火災溫度場試驗和模擬研究
本文針對一種新型樓板，介紹了相應的受火試驗與模擬方法。文章來自微信公眾號CELab，掃描文末二維碼了解更多~
1. Introduction
引言
遠大集團研發的不銹鋼芯板是一種超輕超強結構材料，由兩塊鋼板、中間密布薄壁芯管組成，用1083℃無氧銅釬焊焊接成一個牢固整體，空隙填充巖棉隔熱隔音，可直接用作建筑的柱、梁、樓板，也可根據建筑設計任意切割。從性能上看，其比同尺寸鋼筋混凝土重量輕10倍，強度高3倍，耐腐比碳鋼高100倍以上。在疫情期間，利用工廠化不銹鋼芯板技術向韓國“出口”了兩座“火神山”醫院，圖1為負壓隔離病房。
圖1
鋼結構不耐火，將不銹鋼芯板建筑結構推廣應用需要解決其抗火問題，而研究其火災下溫度場分布規律是解決其抗火問題的基礎。對于存在空腔的結構而言，結構內部的溫度差過大會導致空腔輻射效應增強，但現有研究往往忽視了這部分的影響。我們針對新型的空腔結構，基于ABAQUS軟件，模擬了空腔輻射作用。
本研究首先開展樓板受火試驗，并使用有限元分析軟件ABAQUS，從不銹鋼芯板中選取一個周期胞元，建立了考慮芯管內部空腔輻射效應和空氣導熱的有限元分析模型，這大大降低了模擬難度，提高了模擬效率。
2. Experimental Research
試驗研究
2.1 試驗設置
對一塊不銹鋼芯板試件在標準火災下單面受火時的溫度場進行了試驗。
展開 鈦合金鍛件表面酸洗工藝試驗研究
文 / 呂孝根，張海成，羅恒軍，張富淇，唐慶·二重集團德陽萬航模鍛有限責任公司
萬志奇·中國商用飛機有限責任公司上海飛機設計研究院
鈦及鈦合金由于具有很高的強度和耐蝕性，已成為一種新興的輕金屬材料，并在國防軍工、石油化工、制藥領域及醫療器械、海水淡化裝置等方面得到廣泛應用。并且，因其具有比強度高、耐高溫、導熱率低、無毒、生物相容性好等一系列優點而被應用于航空、航天、建筑、體育用品等軍用和民用領域。
Ti-6Al-4V 鍛件經過噴砂工藝后，鍛件表層硬化層較厚，給后續機加工造成困難。因此，在噴砂工序完成后，需通過酸洗將其硬化層去除，并按工藝要求去除壁厚以達到所需工藝要求。鈦合金酸洗一般采用HF+HNO3，但由于其在酸液配比中所占比重較大，濃度較高，容易引發比較嚴重的二次問題。針對以上問題，研究在不同酸洗條件下的腐蝕及氫脆現象，分析影響因素及機理，并制定優化的熱處理工藝，以減少氧化層及氫脆。
試驗方案
將鍛件進行吹砂處理后，采用線切割加工成所需試塊，并標記0#～7#，分別對試樣進行磨拋，去除切割造成的氧化層。對初始樣品表面進行XRD 測試和顯微硬度測試，確定表面相結構和硬化層深度。然后將其在不同配方的酸性溶液中進行腐蝕，分別恒溫水浴15 分鐘后取出試件，將其按照相同的工藝執行，測量酸洗后樣品氫含量、失重率、表層相結構以及硬度變化。酸洗液配方見表1。
表1 鍛件表面酸洗液配方
注：0#為鍛件原始試樣，不進行酸洗
試驗結果
酸洗后失重率
Ti-6Al-4V 鍛件試樣酸洗后，各試樣表面形貌如圖1 所示。
圖1 Ti-6Al-4V 鍛件試樣酸洗后表面形貌
從圖1 中可以看出，初始試樣表面呈黑褐色，經酸洗后，表面都返現出金屬光澤。
展開 Ansys案例研究 | 單軸拉伸試驗應變測量
概述：
單軸拉伸試驗是了解大多數材料并獲取應力與應變關系的主要方法?？煽康睦鞌祿τ诮M件設計至關重要。本案例展示了如何進行拉伸試驗并獲取應變圖。
目標：
觀察在施加漸進式位移載荷的單軸拉伸試樣中的應變。
步驟：
1、打開Ansys Workbench，創建一個“靜態結構”系統。
2、定義拉伸試驗樣品的材料屬性。本例中使用的是結構鋼。
3、導入模型，其外觀類似于圖 1 所示。
圖1 單軸拉伸試驗試樣
4、將材料分配給幾何體。
5、按照圖2所示，在試件上施加適當的約束條件。
圖2 樣品的邊界條件
6、按照圖2所示施加位移。
7、對模型進行網格劃分并運行仿真。繪制等效彈性應變(圖3)。
圖3 等效彈性應變圖
總結：
本案例說明了單軸拉伸試驗樣品中應變的測量方法。
如有疑問歡迎留言或私信！
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