一种重卡车架轻量化结构设计及有限元分析

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介绍一种基于有限元分析的钢铝混合重卡车架的结构设计:车架材料主要是500L大梁钢及6×××系铝合金挤压型材,由左右两支钢制纵梁、若干铝合金横梁组成主要受力框架.纵梁采用原主机厂设计结构样式,横梁断面设计成抗弯刚度和连接性较好的工字型,各零部件之间通过铆钉或高强螺栓连接.设计过程中通过有限元分析模拟了满载状态下的侧向工况和对扭工况,并重点分析了平衡悬架连接处的结构强度.经过反复分析、结构优化,车架各处应力均低于材料屈服强度,抗弯和抗扭刚度与原钢车架相当.对比结果表明,相比同类钢制车架,铝合金车架可减重40%.
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为了分析35 CrMnSi低合金高强度钢在拉伸试验中断面收缩率偏低的原因,利用直读光谱仪、氧氮氢分析仪、金相显微镜、扫描电镜及能谱仪等对拉伸试样的成分、残余氢、显微组织、断口形貌、夹杂物等进行了观察和分析.结果表明:35 CrMnSi钢拉伸试样中存在一定量氢,在拉伸应力的共同作用下,产生的“鱼眼”缺陷是导致拉伸试样断面收缩率偏低的主要原因.
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某换热器在长期使用后出现渗水和腐蚀现象,对其渗漏部位进行宏观检查、扫描电镜及能谱分析.结果表明:部分区域的铜焊料与不锈钢基体在焊接时未完全熔合;在换热器使用期间,多次热循环与水流周期性冲击使焊接未熔合区域的铜焊料与不锈钢基体分离,最终导致局部渗水.
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采用体视显微镜、金相显微镜、电子探针等分析测试方法对腐蚀穿孔失效的BFe10-1.6-1铜镍合金管进行失效分析.结果表明:失效管的内壁存在不同程度的划痕,且腐蚀坑内壁显微组织呈现“波纹”状,符合海水冲刷腐蚀的特征;腐蚀区的显微组织呈现“冰糖块”状,符合晶间腐蚀的特征;腐蚀坑内的泥沙沉积致使管道发生点蚀.结合船用铜镍合金管的使用工况,确认该失效管腐蚀穿孔失效的主要原因是海水冲刷腐蚀、晶间腐蚀及点蚀.
在研究轨道车体典型端梁型材的挤压生产工艺及模具设计的基础上,通过对比试验分析了影响端梁性能及缺陷的工艺参数,阐述了端梁型材生产调控要点,并结合检测结果对模具进行了分析和优化.结果表明,通过扩大前室、降低阻料台,同时适当沉桥能够有效地避免壁厚差大、型腔复杂的端梁型材出现缩尾、焊合不良等低倍缺陷;合理设计模具同时优化棒温及速度是改善端梁型材低倍组织的有效途径.
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