曲軸疲勞行為及可靠性的理論與試驗(yàn)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(biāo)。預(yù)定壽命下主動(dòng)可靠性設(shè)計(jì)與失效智能在線預(yù)示作為一門現(xiàn)代科學(xué)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(diǎn)，進(jìn)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(yàn)平臺(tái)上，通過(guò)對(duì)其試驗(yàn)方法的理論論證，對(duì)該試驗(yàn)平臺(tái)的試驗(yàn)功能進(jìn)行了拓展，建立了曲軸疲勞行為研究的掃頻法試驗(yàn)?zāi)Ｐ?；以此為基礎(chǔ)，對(duì)某柴油機(jī)曲軸的疲勞行為進(jìn)行了研究，驗(yàn)證了該試驗(yàn)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(kuò)展模式的可預(yù)測(cè)性。另外結(jié)合工程應(yīng)用背景，對(duì)曲軸疲勞失效數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)方法以及曲軸工作可靠壽命的估算方法分別進(jìn)行了研究。 本文的主要工作內(nèi)容可以概括為以下幾個(gè)部分： 1．通過(guò)對(duì)諧振式曲軸彎曲疲勞試驗(yàn)加載原理和測(cè)量系統(tǒng)的分析，比較完備的建立了曲軸疲勞試驗(yàn)的試驗(yàn)?zāi)Ｐ?，推?dǎo)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(duì)試驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行了必要的論證，并給出了曲軸彎曲疲勞試驗(yàn)的載荷控制依據(jù)。 2．基于

3、諧振式曲軸彎曲疲勞試驗(yàn)?zāi)Ｐ?，建立了曲軸疲勞行為研究的掃頻試驗(yàn)方法；應(yīng)用有限元方法，分析了曲軸在各裂紋擴(kuò)展區(qū)段的應(yīng)力強(qiáng)度因子，建立了曲軸彎曲疲勞行為的幾何模型(裂紋擴(kuò)展速率曲線)和剩余強(qiáng)度模型。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果分析得到了裂紋擴(kuò)展Paris區(qū)三分段規(guī)律。 3．分別應(yīng)用時(shí)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(jī)和D-Markov模型)對(duì)試驗(yàn)過(guò)程中監(jiān)測(cè)的加速度數(shù)據(jù)進(jìn)行了建模。以初始狀態(tài)為參考總體，繪制了裂紋擴(kuò)展模式的異常

4、度曲線，得到了時(shí)序方法識(shí)別的裂紋擴(kuò)展模式突變的規(guī)律性。結(jié)果表明時(shí)序方法對(duì)曲軸高周疲勞裂紋擴(kuò)展模式的變化具有較好的預(yù)測(cè)效果。 4．對(duì)比了各種曲軸疲勞加速試驗(yàn)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(jì)回歸方法。通過(guò)擬合優(yōu)度和累積失效率曲線形態(tài)的對(duì)比，說(shuō)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(duì)曲軸工作可靠性的影響，將二維應(yīng)力一強(qiáng)度干涉模型引入到曲軸的