本文關(guān)鍵詞：曲軸再制造毛坯剩余壽命無(wú)損評(píng)估技術(shù)基礎(chǔ)研究

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【摘要】：再制造工程是構(gòu)建循環(huán)經(jīng)濟(jì)、實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排和可持續(xù)發(fā)展的有效途徑。再制造的生產(chǎn)對(duì)象（即再制造毛坯）是回收的廢舊零部件，而對(duì)其進(jìn)行剩余壽命的預(yù)測(cè)是可再制造性評(píng)估的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。由于廢舊零部件損傷的復(fù)雜性、隨機(jī)性和個(gè)體差異性，使得再制造壽命評(píng)估成為極具挑戰(zhàn)性的難題。 本論文以內(nèi)燃機(jī)關(guān)鍵零部件——曲軸為研究對(duì)象，在失效分析基礎(chǔ)上，采用有限元數(shù)值模擬、彎曲疲勞試驗(yàn)研究和信號(hào)處理相結(jié)合的方法，探索曲軸再制造毛坯剩余疲勞壽命預(yù)測(cè)的無(wú)損評(píng)估方法和途徑。論文主要研究?jī)?nèi)容如下： 研究了曲軸彎曲疲勞試驗(yàn)臺(tái)架的動(dòng)態(tài)性能。采用有限元(FEM)模擬和實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)(EMA)測(cè)試相結(jié)合的方法，對(duì)所設(shè)計(jì)的力學(xué)試驗(yàn)臺(tái)架的動(dòng)態(tài)性能進(jìn)行了分析研究。研究結(jié)果表明：試驗(yàn)臺(tái)架的第1階固有頻率約為40Hz，振型為純彎曲，試驗(yàn)臺(tái)架能對(duì)試驗(yàn)曲軸施加彎曲疲勞載荷，其測(cè)量控制系統(tǒng)精度滿足曲軸彎曲疲勞試驗(yàn)的要求。 在有限元模型中以真實(shí)裂紋形狀尺寸作為輸入?yún)⒘浚@得裂紋萌生區(qū)和擴(kuò)展區(qū)的應(yīng)力強(qiáng)度因子分布特征。結(jié)合殘余應(yīng)力測(cè)試結(jié)果，明確曲軸疲勞裂紋擴(kuò)展的一般性規(guī)律：在疲勞裂紋萌生階段，裂紋尖端沿軸頸過(guò)渡圓角表面擴(kuò)展速率較快，裂紋沿軸頸心部擴(kuò)展速率緩慢；當(dāng)裂紋尺寸超過(guò)形狀比閾值時(shí)，裂紋尖端沿軸頸過(guò)渡圓角表面擴(kuò)展速率減緩，而裂紋沿軸頸心部擴(kuò)展速率快速增加，裂紋進(jìn)入快速擴(kuò)展階段，曲軸剩余疲勞壽命已嚴(yán)重不足。 建立以磁/光/聲多傳感信息的曲軸再制造毛坯疲勞壽命評(píng)估系統(tǒng)。以聲發(fā)射傳感器為輔助，獲得曲軸過(guò)渡圓角疲勞裂紋萌生信息；以機(jī)器視覺(jué)的光傳感器為基礎(chǔ)，采集疲勞裂紋擴(kuò)展的表面尺度信息；以金屬磁記憶的自發(fā)射磁傳感器為主力，獲得疲勞裂紋開(kāi)裂面的深度擴(kuò)展信息。 系統(tǒng)研究了曲軸疲勞裂紋萌生擴(kuò)展過(guò)程中多傳感信息的演化規(guī)律。聲發(fā)射技術(shù)最早感知到疲勞裂紋的萌生，為曲軸壽命評(píng)估發(fā)出預(yù)警信息；隨裂紋長(zhǎng)大，機(jī)器視覺(jué)和金屬磁記憶信號(hào)同時(shí)對(duì)疲勞裂紋產(chǎn)生響應(yīng)直至曲軸斷裂。裂紋擴(kuò)展深度幾何特征與金屬磁記憶信號(hào)H p(y)之間具有強(qiáng)關(guān)聯(lián)性。 基于剩余強(qiáng)度理論，，提出了基于裂紋深度參量和表面裂紋長(zhǎng)度參量的曲軸再制造毛坯剩余疲勞壽命評(píng)估模型。采用小波熵算法提取磁記憶信號(hào)的相對(duì)小波熵表征曲軸裂紋的擴(kuò)展深度，結(jié)合機(jī)器視覺(jué)采集的曲軸彎曲疲勞裂紋表面長(zhǎng)度參量，初步建立曲軸剩余疲勞壽命的綜合評(píng)估模型。應(yīng)用隱馬爾可夫函數(shù)對(duì)比分析了綜合評(píng)估模型與傳統(tǒng)力學(xué)模型的預(yù)測(cè)精度，顯示綜合評(píng)估模型具有更高的預(yù)測(cè)精度。
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TK403

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1277777