CN106442132A - 一种柴油机机体薄壁区力学性能测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种柴油机机体薄壁区力学性能测试方法，包括如下内容：1)在机体性能稳定且有足够取样空间的区域取标准试样和非标准微小试样，进行力学性能的测定；2)建立标准试样与非标准微小试样之间的力学性能统计学关系，将得到的力学性能的测定值带入关系式，求出综合影响因子值；3)在机体的薄壁区取非标准微小试样，进行薄壁区域非标准微小试样的力学性能的测定；4)将薄壁区域非标准微小试样的力学性能的测定值乘以得到的综合影响因子的值，推算薄壁区域的力学性能值。本发明引入了非标准微小试样的概念，形成柴油机机体的取样与分区力学性能测试方法，解决了柴油机机体狭窄薄壁区域力学性能无法测试的难题。

Description

一种柴油机机体薄壁区力学性能测试方法

技术领域

本发明属于柴油机机体力学性能测试技术领域，尤其是涉及一种柴油机机体薄壁区力学性能测试方法。

背景技术

机体是柴油机结构件中体积最大且结构最复杂的零件，是整台柴油机的骨架，在工作过程中的受力也十分复杂，在柴油机机体的设计过程中应全面考虑机体各部位的强度及刚度，而刚强度计算的需要提供准确的材料性能边界。由于机体结构复杂，铸造及热处理的不均匀性，不同部位的解剖力学性能存在着很大的分散性，在某些部位壁厚较薄的区域，力学性能显著降低。在材料力学性能测试的相关标准中，对材料的取样位置及试样尺寸都有明确的规定，而对于柴油机机体这种特殊复杂结构件，部分薄壁区域是无法解剖出标准尺寸的力学性能试样，无法准确测试其力学性能。

目前，由于柴油机机体某些薄壁区域无法取出力学性能测试标准试样，设计及制造人员无法全面了解机体铸件成品各部位的力学性能状态，在机体的铸造验收技术条件中对薄壁区域的力学性能无法作出明确的检测要求；在刚强度评估时，由于材料性能边界条件不准确，导致评估结果准确度较低。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种柴油机机体薄壁区力学性能测试方法，解决了柴油机机体狭窄薄壁区域力学性能无法测试的难题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种柴油机机体薄壁区力学性能测试方法，包括如下内容：

1)在机体性能稳定且有足够取样空间的区域取标准试样和非标准微小试样，进行力学性能的测定；

2)通过标准试样与非标准微小试样的力学性能对比，建立标准试样与非标准微小试样之间的力学性能统计学关系，如下：

σ_bz,i＝k_iσ_wx,i (1)

式中，σ_bz,i为标准试样强度指标，σ_wx,i为非标准微小试样强度指标，k_i为材料和尺寸效应的综合影响因子；

将步骤1中得到的力学性能的测定值带入式(1)，求出综合影响因子k_i值；

3)在机体的薄壁区取非标准微小试样，进行薄壁区域非标准微小试样的力学性能的测定；

4)再依据式(1)，将薄壁区域非标准微小试样的力学性能的测定值乘以得到的综合影响因子k_i的值，推算薄壁区域的力学性能值。

进一步的，所述公式(1)可扩展为如下关系式：

式中，σ_bz,b、σ_bz,s和σ_bz,f分别为标准试样的拉伸强度、拉伸屈服强度和拉压疲劳强度，σ_wx,b、σ_wx,s和σ_wx,f分别为非标准微小试样的拉伸强度、拉伸屈服强度和拉压疲劳强度，k_b、k_s和k_f分别为材料和尺寸效应对三者的综合影响因子。

进一步的，所述非标准微小试样的长度小于30mm；且非标准微小试样的表面粗糙度与标准试样的一致。

相对于现有技术，本发明具有以下优势：

(1)引入了非标准微小试样的概念，形成柴油机机体的取样与分区力学性能测试方法，解决了柴油机机体狭窄薄壁区域力学性能无法测试的难题，能够全面了解机体铸件成品各部位的力学性能状态。

(2)为机体的强度评估提供准确的材料边界条件，同时为柴油机机体分区评价提供支撑。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例非标准微小试样结构示意图；

图2为本发明实施例隔板区取样示意图；

图3为本发明实施例机体薄壁区取样示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

本发明柴油机机体薄壁区力学性能测试方法，包括如下内容：

在机体隔板区域取标准试样和非标准微小试样，如图2所示，本实施例选择在机体的隔板区域取标准试样，因为隔板区域空间较大，且力学性能较为稳定；再在标准试样附近，取非标准微小试样，进行力学性能的测定；

将上述标准试样和非标准微小试样的力学性能的测定值带入式(2)，得出式(2)中的综合影响因子k_b、k_s和k_f值；

在机体的薄壁区取非标准微小试样，进行薄壁区域非标准微小试样力学性能的测定，取样示意见图3，再依据式(2)，将薄壁区域非标准微小试样力学性能的测定值乘以上述得到的综合影响因子值k_b、k_s和k_f值，即可获得机体的狭窄薄壁区域的真实力学性能水平。

其中，因为柴油机机体的薄壁部位处的壁厚多数在6mm左右，且形状不规则，试样的长度不宜超过30mm；同时依据国标中规定，试样工作段的长度不低于5.65倍横截面积的整数倍，综合上述约束要求，选择的非标准微小试样取样见示意图1；非标准微小试样的表面粗糙度与标准试样的一致。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种柴油机机体薄壁区力学性能测试方法，其特征在于包括如下内容：

1)在机体性能稳定且有足够取样空间的区域取标准试样和非标准微小试样，进行力学性能的测定；

2)建立标准试样与非标准微小试样之间的力学性能统计学关系，如下：

σ_bz,i＝k_iσ_wx,i (1)

式中，σ_bz,i为标准试样强度指标，σ_wx,i为非标准微小试样强度指标，k_i为材料和尺寸效应的综合影响因子；

将步骤1中得到的力学性能的测定值带入式(1)，求出综合影响因子k_i值；

3)在机体的薄壁区取非标准微小试样，进行薄壁区域非标准微小试样的力学性能的测定；

4)再依据式(1)，将薄壁区域非标准微小试样的力学性能的测定值乘以得到的综合影响因子k_i的值，推算薄壁区域的力学性能值。

2.根据权利要求1所述的柴油机机体薄壁区力学性能测试方法，其特征在于：所述公式(1)可扩展为如下关系式：

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\σ}}_{bz,i}=k_b{\mathrm{\σ}}_{wx,i}\\ {\mathrm{\σ}}_{bz,s}=k_s{\mathrm{\σ}}_{wx,s}\\ {\mathrm{\σ}}_{bz,f}=k_f{\mathrm{\σ}}_{wx,f}\end{array}\right.---\left(2\right)$

式中，σ_bz,b、σ_bz,s和σ_bz,f分别为标准试样的拉伸强度、拉伸屈服强度和拉压疲劳强度，σ_wx,b、σ_wx,s和σ_wx,f分别为非标准微小试样的拉伸强度、拉伸屈服强度和拉压疲劳强度，k_b、k_s和k_f分别为材料和尺寸效应对三者的综合影响因子。

3.根据权利要求1所述的柴油机机体薄壁区力学性能测试方法，其特征在于：所述非标准微小试样的长度小于30mm；且非标准微小试样的表面粗糙度与标准试样的一致。