一種柴油機機體薄壁區力學性能測試方法與流程

本發明屬于柴油機機體力學性能測試技術領域，尤其是涉及一種柴油機機體薄壁區力學性能測試方法。

背景技術：

機體是柴油機結構件中體積最大且結構最復雜的零件，是整臺柴油機的骨架，在工作過程中的受力也十分復雜，在柴油機機體的設計過程中應全面考慮機體各部位的強度及剛度，而剛強度計算的需要提供準確的材料性能邊界。由于機體結構復雜，鑄造及熱處理的不均勻性，不同部位的解剖力學性能存在著很大的分散性，在某些部位壁厚較薄的區域，力學性能顯著降低。在材料力學性能測試的相關標準中，對材料的取樣位置及試樣尺寸都有明確的規定，而對于柴油機機體這種特殊復雜結構件，部分薄壁區域是無法解剖出標準尺寸的力學性能試樣，無法準確測試其力學性能。

目前，由于柴油機機體某些薄壁區域無法取出力學性能測試標準試樣，設計及制造人員無法全面了解機體鑄件成品各部位的力學性能狀態，在機體的鑄造驗收技術條件中對薄壁區域的力學性能無法作出明確的檢測要求；在剛強度評估時，由于材料性能邊界條件不準確，導致評估結果準確度較低。

技術實現要素：

有鑒于此，本發明旨在提出一種柴油機機體薄壁區力學性能測試方法，解決了柴油機機體狹窄薄壁區域力學性能無法測試的難題。

為達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的：

一種柴油機機體薄壁區力學性能測試方法，包括如下內容：

1)在機體性能穩定且有足夠取樣空間的區域取標準試樣和非標準微小試樣，進行力學性能的測定；

2)通過標準試樣與非標準微小試樣的力學性能對比，建立標準試樣與非標準微小試樣之間的力學性能統計學關系，如下：

σ_bz,i＝k_iσ_wx,i (1)

式中，σ_bz,i為標準試樣強度指標，σ_wx,i為非標準微小試樣強度指標，k_i為材料和尺寸效應的綜合影響因子；

將步驟1中得到的力學性能的測定值帶入式(1)，求出綜合影響因子k_i值；

3)在機體的薄壁區取非標準微小試樣，進行薄壁區域非標準微小試樣的力學性能的測定；

4)再依據式(1)，將薄壁區域非標準微小試樣的力學性能的測定值乘以得到的綜合影響因子k_i的值，推算薄壁區域的力學性能值。

進一步的，所述公式(1)可擴展為如下關系式：

式中，σ_bz,b、σ_bz,s和σ_bz,f分別為標準試樣的拉伸強度、拉伸屈服強度和拉壓疲勞強度，σ_wx,b、σ_wx,s和σ_wx,f分別為非標準微小試樣的拉伸強度、拉伸屈服強度和拉壓疲勞強度，k_b、k_s和k_f分別為材料和尺寸效應對三者的綜合影響因子。

進一步的，所述非標準微小試樣的長度小于30mm；且非標準微小試樣的表面粗糙度與標準試樣的一致。

相對于現有技術，本發明具有以下優勢：

(1)引入了非標準微小試樣的概念，形成柴油機機體的取樣與分區力學性能測試方法，解決了柴油機機體狹窄薄壁區域力學性能無法測試的難題，能夠全面了解機體鑄件成品各部位的力學性能狀態。

(2)為機體的強度評估提供準確的材料邊界條件，同時為柴油機機體分區評價提供支撐。

附圖說明

構成本發明的一部分的附圖用來提供對本發明的進一步理解，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。在附圖中：

圖1為本發明實施例非標準微小試樣結構示意圖；

圖2為本發明實施例隔板區取樣示意圖；

圖3為本發明實施例機體薄壁區取樣示意圖。

具體實施方式

需要說明的是，在不沖突的情況下，本發明中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。

下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本發明。

本發明柴油機機體薄壁區力學性能測試方法，包括如下內容：

在機體隔板區域取標準試樣和非標準微小試樣，如圖2所示，本實施例選擇在機體的隔板區域取標準試樣，因為隔板區域空間較大，且力學性能較為穩定；再在標準試樣附近，取非標準微小試樣，進行力學性能的測定；

將上述標準試樣和非標準微小試樣的力學性能的測定值帶入式(2)，得出式(2)中的綜合影響因子k_b、k_s和k_f值；

在機體的薄壁區取非標準微小試樣，進行薄壁區域非標準微小試樣力學性能的測定，取樣示意見圖3，再依據式(2)，將薄壁區域非標準微小試樣力學性能的測定值乘以上述得到的綜合影響因子值k_b、k_s和k_f值，即可獲得機體的狹窄薄壁區域的真實力學性能水平。

其中，因為柴油機機體的薄壁部位處的壁厚多數在6mm左右，且形狀不規則，試樣的長度不宜超過30mm；同時依據國標中規定，試樣工作段的長度不低于5.65倍橫截面積的整數倍，綜合上述約束要求，選擇的非標準微小試樣取樣見示意圖1；非標準微小試樣的表面粗糙度與標準試樣的一致。

以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。