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基于神经网络的发动机曲轴疲劳萌生寿命评估软件开发
| 论文题名： | 基于神经网络的发动机曲轴疲劳萌生寿命评估软件开发 |
| 关键词： | 神经网络;发动机;曲轴结构;疲劳裂纹 |
| 摘要： | 再制造是机电产品循环利用的重要途径之一，曲轴是发动机中典型的可再制造零件，研究退役曲轴的疲劳裂纹萌生寿命可以为曲轴的再制造质量提高技术保障。为了给再制造曲轴疲劳裂纹萌生寿命评估提供有效手段，本课题采用了磁记忆无损检测技术对曲轴进行检测，从检测数据中提取有效磁场强度梯度；通过BP神经网络的训练研究磁场强度梯度与当量应力幅之间的关系，进而得到曲轴疲劳裂纹萌生寿命评估模型，并在此模型基础上开发了在制造曲轴疲劳裂纹萌生寿命评估软件，其主要工作如下： 首先根据曲轴结构特点，建立了自动化无损检测系统。通过磁记忆无损检测技术对曲轴进行检测后，得到磁记忆检测数据，对这些数据进行处理并从中提取磁场强度梯度。 为了验证BP神经网络模型能够处理磁场强度梯度与当量应力幅之间的关系，对标准试块进行三点弯曲试验，在实验中采集磁记忆无损检测数据并计算出对应的当量应力幅。试验结束后将实验数据处理得到神经网络训练样本，通过训练网络后证明了BP神经网络模型是可行的。 通过对曲轴进行受力分析，找出了曲轴最易出现应力集中状况处——主轴颈和连杆颈圆角处。使用磁记忆无损检测技术对曲轴圆角处进行检测，对采集到的检测数据进行处理，得到有效磁场强度梯度。将磁场强度梯度与相关材料参数构成神经网络模型输入层神经元节点向量，代入训练好的网络模型中计算得到当量应力幅，最后根据曲轴疲劳裂纹萌生寿命评估模型计算出曲轴的寿命。 最后使用MATLAB图形用户界面根据曲轴疲劳裂纹萌生寿命评估方法和模型开发了寿命评估软件，软件分为曲轴模型、磁记忆数据处理、神经网络和寿命评估四个模块。模块之间具有较高的独立性，使得模块间的干扰降到最低。并利用寿命评估软件对某12V190曲轴进行了疲劳萌生寿命评估，验证了软件在工程实际应用中的可靠性。 对曲轴疲劳裂纹萌生寿命的研究及寿命评估软件的开发，为曲轴及其他退役机械产品的再制造提供了一种评价工具，具有一定的科学和工程实际意义。 |
| 作者： | 张毕强 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 秦训鹏 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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