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(wèn)世，其關(guān)鍵零部件的可靠性設(shè)計(jì)要求也越來(lái)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(chēng)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(guān)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(xiàn)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(pán)模型進(jìn)行應(yīng)力分析，得到應(yīng)力等和線(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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