電子散斑干涉技術(shù)在柴油機(jī)零件強(qiáng)度分析中的應(yīng)用.pdf

1、柴油機(jī)具有高效率、輸出功率大等特點(diǎn)，廣泛運(yùn)用于船舶主動(dòng)力推進(jìn)、輔機(jī)發(fā)電及小型電站主機(jī)等。柴油機(jī)的許多零件是在高溫、高壓、高應(yīng)力的苛刻條件下工作。隨著柴油機(jī)的機(jī)械負(fù)荷和熱負(fù)荷的提高以及新型智能化柴油機(jī)的問世，其關(guān)鍵零部件的可靠性設(shè)計(jì)要求也越來越高，為此，利用實(shí)驗(yàn)應(yīng)力分析方法進(jìn)行其強(qiáng)度分析是十分必要的。 電子散斑干涉（Electronic Speckle Pattern Interferometry,簡(jiǎn)稱ESPI）技術(shù)是基于光學(xué)計(jì)量

2、技術(shù)的一種非接觸、全場(chǎng)的、高靈敏、用于測(cè)量物體表面位移的技術(shù)。運(yùn)用ESPI可以直接顯示柴油機(jī)零件在外力作用下的反映三維位移場(chǎng)的干涉條紋，方法直觀準(zhǔn)確，利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行圖像信號(hào)采集并可實(shí)現(xiàn)數(shù)字化處理，也可以將測(cè)量的結(jié)果作為有限元計(jì)算的邊界條件,使有限元計(jì)算更精確而科學(xué)。運(yùn)用ESPI技術(shù)可對(duì)柴油機(jī)各種零件進(jìn)行強(qiáng)度分析，以確保可靠性及進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。本文在ESPI技術(shù)的應(yīng)用上作了如下有一定創(chuàng)意的研究工作： （1）將ESPI技術(shù)推廣到透明

3、物體結(jié)構(gòu)分析上，設(shè)計(jì)了透明柴油機(jī)零件模型（有機(jī)玻璃）和用ESPI技術(shù)實(shí)現(xiàn)全息光彈測(cè)量應(yīng)力等和線的實(shí)驗(yàn)光路，并加上時(shí)間相移實(shí)現(xiàn)條紋數(shù)字化，對(duì)受力圓盤模型進(jìn)行應(yīng)力分析，得到應(yīng)力等和線條紋和材料fp值，拓寬ESPI技術(shù)的功能和應(yīng)用范圍。 （2）設(shè)計(jì)了透明傳動(dòng)齒輪模型及其加載機(jī)構(gòu)，利用設(shè)計(jì)的時(shí)間相移電子散斑干涉實(shí)驗(yàn)光路對(duì)齒輪模型進(jìn)行應(yīng)力分析，求得加載后應(yīng)力等和線條紋圖和位相圖；對(duì)齒輪模型進(jìn)行光彈性實(shí)驗(yàn)應(yīng)力分析求得加載后應(yīng)力等差線條紋圖。

4、分別求得應(yīng)力集中處的應(yīng)力值?2，并對(duì)兩者實(shí)驗(yàn)結(jié)果作比較，證明透射式ESPI實(shí)驗(yàn)方法的正確性。 （3）應(yīng)用ESPI技術(shù)測(cè)得柴油機(jī)連桿在拉力作用下的三維位移場(chǎng)的分布圖，利用空間相移（載波）技術(shù)得到數(shù)字化的三維位移值，并與有限元進(jìn)行比較，證明該方法的正確性。 在以上的研究中，將ESPI技術(shù)推廣到直接得到全息光彈性中的等和線干涉條紋上及用空間相移法定量求得連桿三維位移場(chǎng)上，有一定的創(chuàng)新；將ESPI技術(shù)推廣到柴油機(jī)零件強(qiáng)度和剛度研