原文传递
曲轴疲劳行为及可靠性的理论与试验研究
| 论文题名： | 曲轴疲劳行为及可靠性的理论与试验研究 |
| 关键词： | 内燃机曲轴;疲劳行为;扫频法;时间序列分析;失效数据统计;寿命估算;可靠性设计 |
| 摘要： | 安全性与可靠性是衡量汽车产品技术水平的重要指标。预定寿命下主动可靠性设计与失效智能在线预示作为一门现代科学技术和系统工程而受到广泛的重视。在这一研究框架体系下，根据现有的研究基础和行业特点，进行了若干相关内容的研究。在谐振式曲轴弯曲疲劳试验平台上，通过对其试验方法的理论论证，对该试验平台的试验功能进行了拓展，建立了曲轴疲劳行为研究的扫频法试验模型；以此为基础，对某柴油机曲轴的疲劳行为进行了研究，验证了该试验方法的可行性并探讨了该曲轴疲劳行为的基本规律、研究了其裂纹扩展模式的可预测性。另外结合工程应用背景，对曲轴疲劳失效数据的统计方法以及曲轴工作可靠寿命的估算方法分别进行了研究。 本文的主要工作内容可以概括为以下几个部分： 1．通过对谐振式曲轴弯曲疲劳试验加载原理和测量系统的分析，比较完备的建立了曲轴疲劳试验的试验模型，推导了系统输入和响应的数值拟合方法。应用有限元分析对试验系统进行了必要的论证，并给出了曲轴弯曲疲劳试验的载荷控制依据。 2．基于谐振式曲轴弯曲疲劳试验模型，建立了曲轴疲劳行为研究的扫频试验方法；应用有限元方法，分析了曲轴在各裂纹扩展区段的应力强度因子，建立了曲轴弯曲疲劳行为的几何模型(裂纹扩展速率曲线)和剩余强度模型。根据试验结果分析得到了裂纹扩展Paris区三分段规律。 3．分别应用时间序列分析方法AR模型、基于系统隐含模式发现的检异算法(ε机和D-Markov模型)对试验过程中监测的加速度数据进行了建模。以初始状态为参考总体，绘制了裂纹扩展模式的异常度曲线，得到了时序方法识别的裂纹扩展模式突变的规律性。结果表明时序方法对曲轴高周疲劳裂纹扩展模式的变化具有较好的预测效果。 4．对比了各种曲轴疲劳加速试验规划方法，讨论了各自的适用性。利用单形调优法建立了曲轴疲劳失效数据的基于威布尔分布的统计回归方法。通过拟合优度和累积失效率曲线形态的对比，说明了威布尔分布用于曲轴失效数据分析的优越性。 5．考虑到工作载荷分散性对曲轴工作可靠性的影响，将二维应力一强度干涉模型引入到曲轴的疲劳可靠性评估中，应用蒙特卡罗仿真技术和随机有限元方法对模型求解，分析了影响可靠性的主要随机性因素。 |
| 作者： | 周迅 |
| 专业： | 动力机械与工程 |
| 导师： | 俞小莉 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 浙江大学 |
| 学位年度： | 2006 |
| 正文语种： | 中文 |
检索历史
应用推荐
