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发动机曲轴磁记忆检测与疲劳寿命评估研究
| 论文题名： | 发动机曲轴磁记忆检测与疲劳寿命评估研究 |
| 关键词： | 汽车柴油机;曲轴;磁记忆检测;疲劳寿命评估;建模仿真 |
| 摘要： | 据公安部相关数据统计，截至2013年底，全国汽车保有量为1.27亿辆，与去年年底相比，增加832万辆，增长8.02％。汽车保有量占机动车总量的48.87％，比去年底上升1.81个百分点。庞大的汽车保有量同时也意味着汽车市场更新换代的高峰期即将到来，报废汽车的回收、拆解、再制造等问题在汽车产业和循环经济发展中的地位也将更加重要。 欧美发达国家再制造产品占有相当大的市场份额，而再制造在我国仍是新兴产业。其中曲轴的再制造技术主要包涵再制造前后的无损检测与寿命评估，对汽车再制造产业的发展有着指导性意义。利用金属磁记忆无损检测的方法，针对某12V型柴油机曲轴建立了一套完整的无损检测方案与寿命评估算法，将检测结果与寿命评估有机结合，从而有效减小疲劳寿命评估中的误差，使寿命评估结果更具实际意义，也为评价再制造产品的可行性、安全性提供了有效的理论支持。 本文先从疲劳累积损伤理论的基本思想与不同计算模型着手，对曲轴的受力特征进行了详细的分析，并使用有限元软件对曲轴进行了应力、应变分析，并结合疲劳累计损伤理论对曲轴进行了疲劳分析，建立了曲轴的疲劳寿命计算模型。结果显示，在曲轴的主轴颈圆角处与连杆轴颈圆角处应力集中明显，得出曲轴的最大的应力值与最大应变值，以及曲轴的损伤量与寿命。 为了准确反映失效过程并对其进行寿命评估，探究磁记忆信号变化规律，在此基础上进行了35CrMoA金属材料疲劳裂纹扩展试验。试验过程中，应力集中部位的磁场强度值法相分量Hp（y）检测曲线变化剧烈、磁场强度梯度K出现极值，随着加载次数的增加均呈现出不同规律；磁场强度梯度均值Kavg根据构件处于不同的阶段而有着相应的变化趋势。该试验探寻了金属磁记忆检测曲轴的方法和用于曲轴寿命评估的磁记忆检测方法。通过力磁耦合机理，进一步探讨了金属磁记忆检测方法的物理原理与检测机理，并利用相关原理、应力与磁导率的关系，对应力集中区域的磁场表征进行数学建模，从而找到应力与磁记忆信号之间的数值关系，并在这些基础上形成了再制造曲轴磁记忆检测与寿命评估的一套完整方法。 通过对再制造前后曲轴的磁记忆检测及检测数据的具体数据分析，验证了曲轴再制造的可行性。 |
| 作者： | 徐妍 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 杜小芳 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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