激光加载活塞热疲劳的实验研究和数值模拟的任务书.docx

激光加载活塞热疲劳的实验研究和数值模拟的任务书
任务背景
活塞是内燃机的重要零部件之一，承担着缸内压力转化为机械能的任务。由于发动机的连续运转，活塞将面临高温、高压和高频的工作状态，这会引起活塞的热膨胀和热应力，导致其热疲劳损伤。活塞热疲劳断裂可能会导致发动机停止工作，严重影响车辆的安全性。
目前，激光加载技术已被广泛用于模拟高应力、高温条件下活塞的工作状态，以研究活塞热疲劳特性。同时，数值模拟技术也成为了研究活塞热疲劳特性的重要手段，它可以更加精确地计算活塞的热、力学响应和热疲劳损伤。
因此，本次实验研究和数值模拟的任务旨在通过激光加载活塞，探究其热疲劳断裂特性；并基于数值模拟计算活塞的热应力和热疲劳寿命，为活塞的设计和制造提供参考。
任务目的
1.研究激光加载技术在活塞热疲劳实验中的应用，探究活塞在高应力、高温条件下的热疲劳断裂特性；
2.基于ANSYS等数值模拟软件，建立活塞热疲劳数值模型，计算活塞的热应力和热疲劳寿命；
3.分析实验和数值模拟结果，评估活塞的热疲劳寿命，并为活塞的设计和制造提供参考。
任务要求
1.设计活塞激光加载系统，制备激光加载试样；
2.搭建活塞热疲劳实验系统，进行激光加载实验，记录活塞的载荷变化、温度变化和位移变化；
3.制备激光加载后的活塞试样，进行微观结构分析和热疲劳断口分析；
4.基于ANSYS等数值模拟软件，建立活塞热疲劳数值模型，计算活塞的热应力和热疲劳寿命；
5.进行实验和数值模拟数据的对比分析，评估活塞的热疲劳寿命，并为活塞的设计和制造提供参考；
6.撰写实验报告，包括实验步骤、数据处理和分析过程、结论和建议等内容；
7.实验完成后，对实验室设备进行清洗、归档和维护，保证设备的正常运转。
要求与评分标准
1.实验激光加载系统设计合理、操作流畅、试样制备精细（20分）；
2.实验搭建齐全、操作规范、实验数据准确（20分）；
3.显微镜观察和扫描电子显微镜下的断口分析符合实验结果（20分）；
4.数值模拟模型建立合理、计算结果准确、分析结论切实可行（20分）；
5.实验报告结构严谨、实验过程描述详尽、数据处理及分析清晰、结论准确，建议合理（20分）；
6.实验安全操作规范、设备归档清洁，实验室面积整洁有序（总评分10分）。
实验任务分工
1.激光加载试样制备、活塞热疲劳实验搭建与数据采集、实验安全管理和数据处理：实验室技术人员；
2.数值模拟模型建立与计算、数据处理和分析、实验报告撰写：研究生或实验室负责人。