曲軸疲勞行為及可靠性的理論與試驗研究.pdf

1、安全性與可靠性是衡量汽車產(chǎn)品技術(shù)水平的重要指標。預定壽命下主動可靠性設(shè)計與失效智能在線預示作為一門現(xiàn)代科學技術(shù)和系統(tǒng)工程而受到廣泛的重視。在這一研究框架體系下，根據(jù)現(xiàn)有的研究基礎(chǔ)和行業(yè)特點，進行了若干相關(guān)內(nèi)容的研究。在諧振式曲軸彎曲疲勞試驗平臺上，通過對其試驗方法的理論論證，對該試驗平臺的試驗功能進行了拓展，建立了曲軸疲勞行為研究的掃頻法試驗模型；以此為基礎(chǔ)，對某柴油機曲軸的疲勞行為進行了研究，驗證了該試驗方法的可行性并探討了該曲軸疲勞

2、行為的基本規(guī)律、研究了其裂紋擴展模式的可預測性。另外結(jié)合工程應(yīng)用背景，對曲軸疲勞失效數(shù)據(jù)的統(tǒng)計方法以及曲軸工作可靠壽命的估算方法分別進行了研究。 本文的主要工作內(nèi)容可以概括為以下幾個部分： 1．通過對諧振式曲軸彎曲疲勞試驗加載原理和測量系統(tǒng)的分析，比較完備的建立了曲軸疲勞試驗的試驗模型，推導了系統(tǒng)輸入和響應(yīng)的數(shù)值擬合方法。應(yīng)用有限元分析對試驗系統(tǒng)進行了必要的論證，并給出了曲軸彎曲疲勞試驗的載荷控制依據(jù)。 2．基于

3、諧振式曲軸彎曲疲勞試驗模型，建立了曲軸疲勞行為研究的掃頻試驗方法；應(yīng)用有限元方法，分析了曲軸在各裂紋擴展區(qū)段的應(yīng)力強度因子，建立了曲軸彎曲疲勞行為的幾何模型(裂紋擴展速率曲線)和剩余強度模型。根據(jù)試驗結(jié)果分析得到了裂紋擴展Paris區(qū)三分段規(guī)律。 3．分別應(yīng)用時間序列分析方法AR模型、基于系統(tǒng)隱含模式發(fā)現(xiàn)的檢異算法(ε機和D-Markov模型)對試驗過程中監(jiān)測的加速度數(shù)據(jù)進行了建模。以初始狀態(tài)為參考總體，繪制了裂紋擴展模式的異常

4、度曲線，得到了時序方法識別的裂紋擴展模式突變的規(guī)律性。結(jié)果表明時序方法對曲軸高周疲勞裂紋擴展模式的變化具有較好的預測效果。 4．對比了各種曲軸疲勞加速試驗規(guī)劃方法，討論了各自的適用性。利用單形調(diào)優(yōu)法建立了曲軸疲勞失效數(shù)據(jù)的基于威布爾分布的統(tǒng)計回歸方法。通過擬合優(yōu)度和累積失效率曲線形態(tài)的對比，說明了威布爾分布用于曲軸失效數(shù)據(jù)分析的優(yōu)越性。 5．考慮到工作載荷分散性對曲軸工作可靠性的影響，將二維應(yīng)力一強度干涉模型引入到曲軸的