| 主权项 |
一种增压器涡轮疲劳寿命预测及其可靠性评价方法，其特征是它包括以下步骤：a、计算增压器所配发动机耐久性试验剖面的四个主要工况：工况1：发动机转速为标定转速的100％，扭矩按外特性；工况2：发动机转速为标定转速的88％，扭矩按外特性；工况3：发动机转速为标定转速的80％，扭矩按外特性；工况4：发动机转速为最大扭矩转速，扭矩为最大扭矩；b、根据增压器与发动机的匹配关系，分别计算对应发动机四种不同工况时增压器涡轮的平均转速n1，n2，n3，n4；c、确定涡轮的危险部位，分别计算增压器涡轮危险部位对应四种不同转速n1，n2，n3，n4时的应力S1，S2，S3，S4；d、根据涡轮材料试验数据，计算疲劳寿命N(或对数疲劳寿命lgN)均值μN(或μlgN)、标准差σN(或σlgN)与应力s的函数关系，即μN＝Fμ(s)或μlgN＝Fμ′(s) (1)σN＝Fσ(s)或σlgN＝Fσ′(s) (2)将涡轮应力S1，S2，S3，S4分别代入式(1)和式(2)，计算涡轮对应不同应力时疲劳寿命的均值与标准差，即 <mrow> <msub> <mi>μ</mi> <msub> <mi>N</mi> <mi>i</mi> </msub> </msub> <mo>=</mo> <msub> <mi>F</mi> <mi>μ</mi> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>s</mi> <mi>i</mi> </msub> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>或 <mrow> <msub> <mi>μ</mi> <mrow> <mi>lg</mi> <msub> <mi>N</mi> <mi>i</mi> </msub> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <msup> <msub> <mi>F</mi> <mi>μ</mi> </msub> <mo>′</mo> </msup> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>s</mi> <mi>i</mi> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mo>,</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mi>i</mi> <mo>=</mo> <mn>1,2,3,4</mn> <mo>)</mo> </mrow> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>3</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <mrow> <msub> <mi>σ</mi> <msub> <mi>N</mi> <mi>i</mi> </msub> </msub> <mo>=</mo> <msub> <mi>F</mi> <mi>σ</mi> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>s</mi> <mi>i</mi> </msub> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>或 <mrow> <msub> <mi>σ</mi> <mrow> <mi>lg</mi> <msub> <mi>N</mi> <mi>i</mi> </msub> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <msup> <msub> <mi>F</mi> <mi>σ</mi> </msub> <mo>′</mo> </msup> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>s</mi> <mi>i</mi> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mo>,</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mi>i</mi> <mo>=</mo> <mn>1,2,3,4</mn> <mo>)</mo> </mrow> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>4</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>e、确定增压器涡轮疲劳失效的功能函数： <mrow> <mi>Z</mi> <mo>=</mo> <mi>nΔD</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> <mo>=</mo> <mi>n</mi> <munderover> <mi>Σ</mi> <mrow> <mi>i</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> </mrow> <mn>4</mn> </munderover> <mfrac> <mn>1</mn> <msub> <mi>N</mi> <mi>i</mi> </msub> </mfrac> <mo>-</mo> <mn>1</mn> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>5</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>式中，n为发动机耐久性试验循环数，作为涡轮疲劳寿命度量指标；利用式(3)和式(4)的计算结果，计算功能函数均值μZ和标准差σZ关于疲劳寿命n的函数表达式，即 <mrow> <msub> <mi>μ</mi> <mi>Z</mi> </msub> <mo>=</mo> <msub> <mi>F</mi> <msub> <mi>μ</mi> <mi>Z</mi> </msub> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>n</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>6</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <mrow> <msub> <mi>σ</mi> <mi>Z</mi> </msub> <mo>=</mo> <msub> <mi>F</mi> <msub> <mi>σ</mi> <mi>Z</mi> </msub> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>n</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>7</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>计算增压器涡轮对应疲劳寿命n的可靠度： <mrow> <mi>R</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>n</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>=</mo> <mn>1</mn> <mo>-</mo> <mi>Φ</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mfrac> <msub> <mi>μ</mi> <mi>Z</mi> </msub> <msub> <mi>σ</mi> <mi>Z</mi> </msub> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> <mo>=</mo> <mn>1</mn> <mo>-</mo> <mi>Φ</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>F</mi> <msub> <mi>μ</mi> <mi>Z</mi> </msub> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>n</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <mrow> <msub> <mi>F</mi> <msub> <mi>σ</mi> <mi>Z</mi> </msub> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>n</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>8</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>式中，Φ(·)为标准正态分布累积分布函数；f、计算增压器涡轮对应疲劳寿命n的失效率： <mrow> <mi>h</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>n</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <mi>R</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>n</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>-</mo> <mi>R</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>n</mi> <mo>+</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <mrow> <mi>R</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>n</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mfrac> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <mi>Φ</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>F</mi> <msub> <mi>μ</mi> <mi>Z</mi> </msub> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>n</mi> <mo>+</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <mrow> <msub> <mi>F</mi> <msub> <mi>σ</mi> <mi>Z</mi> </msub> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>n</mi> <mo>+</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> <mo>-</mo> <mi>Φ</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>F</mi> <msub> <mi>μ</mi> <mi>Z</mi> </msub> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>n</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <mrow> <msub> <mi>F</mi> <msub> <mi>σ</mi> <mi>Z</mi> </msub> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>n</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <mrow> <mn>1</mn> <mo>-</mo> <mi>Φ</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>F</mi> <msub> <mi>μ</mi> <mi>Z</mi> </msub> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>n</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <mrow> <msub> <mi>F</mi> <msub> <mi>σ</mi> <mi>Z</mi> </msub> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>n</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mfrac> <mo>;</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>9</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>g、根据计算出的增压器涡轮对应疲劳寿命n的可靠度R(n)和增压器涡轮对应疲劳寿命n的失效率h(n)对增加器涡轮进行综合评价。 |
