基于同步X射線的發動機應力應變研究

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基于同步X射線的發動機應力應變研究

通過利用同步加速器產生的X射線束研究了時間分辨原位成像，以及內燃機在運轉過程中內部零件應力應變無損測定的可行性。X射線通過金屬組件時會發生強衰減，成功的數據收集要求發動機具有放射學光束穿透透明的特性。來自多晶材料的X射線衍射建立了一個真正的非破壞性空間,同時定向解決了彈性晶格的應變測量方法。試驗采用一個4沖程空冷發動機，試驗前期階段,在發動機穩態工況時收集了各個曲軸轉角（0～120°）下嵌入復合材料發動機缸體的射線影像，通過發動機組件評估了射線衰減,同時這也是圖像建立的條件。氣缸運行操作成像在一次成像模式下進行，由于成像受曝光時間的嚴格限制，信噪水平較高。

本試驗中，應變測量的空間分辨率小于0.1mm，時間分辨率小于1ms。通過利用在發動機多個循環的相同階段對應的添加衍射圖案、能量色散衍射數據可在頻閃模式下收集。試驗表明，通過高穿透能力的X射線束可以觀察到吉普車的進、排氣門運動，以及活塞和連桿在發動機缸體內的運動狀態。由于彈性應變通常較小（<1%），成像對比的方法更適合觀察出現塑性變形情況。通過衍射晶面間距的精確測定,依靠彈性應變可進行微應力的測定。在發動機轉速為1850r/min時，對運動中鑄鐵連桿的動應力進行了測量。

網址：http://onlinelibrary.wiley.com

作者：Nikolaos Baimpas et al

編譯：羅濤