[发明专利]基于有限元磨损退化分析的橡塑轴封寿命预测方法及系统

权利要求书

1.一种基于有限元磨损退化分析的橡塑轴封寿命预测方法，其特征在于，所述方法包括：

获取实际测量得到的橡塑轴封密封唇口的二维轮廓曲线；所述二维轮廓曲线的横坐标为橡塑轴封轴向取样长度，纵坐标为密封唇口表面的轮廓高度；

根据所述二维轮廓曲线确定所述橡塑轴封密封唇口的三维形貌轮廓高度；

获取生产厂家给定的所述橡塑轴封密封唇口的三维模型；

将所述三维模型转换为所述橡塑轴封密封唇口的二维模型；

根据所述二维模型确定所述橡塑轴封密封唇口的弹性形变量；

根据所述三维形貌轮廓高度及所述弹性形变量确定油膜厚度；

将所述油膜厚度带入简化的雷诺方程中进行第一次的迭代计算，直至油膜压力收敛后得到迭代后的油膜厚度；

获取全局热平衡方程及当前泵汲率；

根据所述全局热平衡方程及所述当前泵汲率确定油膜粘度；

将所述油膜粘度带入所述简化的雷诺方程中进行第二次的迭代计算，直至温度收敛后得到迭代后的油膜粘度及迭代后的油膜压力；

根据所述迭代后的油膜厚度、所述迭代后的油膜粘度及所述迭代后的油膜压力确定当前摩擦扭矩、当前泵汲率和当前磨损率；

判断所述当前摩擦扭矩是否大于摩擦扭矩失效阈值且所述当前泵汲率大于泵汲率失效阈值，获得第一判断结果；

若所述第一判断结果为所述当前摩擦扭矩大于摩擦扭矩失效阈值且所述当前泵汲率大于泵汲率失效阈值，则根据给定的仿真时间步长后和所述当前磨损率确定当前磨损量，并根据所述当前磨损量修改所述二维模型，返回所述根据所述二维模型确定所述橡塑轴封密封唇口的弹性形变量的步骤；

若所述第一判断结果为所述当前摩擦扭矩小于等于摩擦扭矩失效阈值或所述当前泵汲率小于等于泵汲率失效阈值，则根据所述仿真时间步长及当前仿真次数确定所述橡塑轴封密封唇口的寿命。

2.根据权利要求1所述的橡塑轴封寿命预测方法，其特征在于，所述根据所述二维轮廓曲线确定所述橡塑轴封密封唇口的三维形貌轮廓高度，具体包括：

采用快速傅里叶变换生成所述二维轮廓曲线的功率谱图；所述功率谱图的横坐标为频率，纵坐标为轮廓高度信号的功率；

将所述功率谱图的横、纵坐标取对数，生成所述功率谱图的对数功率谱图；

对所述对数功率谱图进行直线拟合，生成所述对数功率谱图的拟合直线；

根据所述拟合直线的斜率确定三维分形轮廓曲线的分形维数；

根据所述分形维数确定三维分形轮廓的特征尺度系数；

根据所述分形维数及所述特征尺度系数确定所述橡塑轴封密封唇口的三维形貌轮廓高度。

3.根据权利要求2所述的橡塑轴封寿命预测方法，其特征在于，所述根据所述二维模型确定所述橡塑轴封密封唇口的弹性形变量，具体包括：

对所述二维模型进行静力学接触分析，得到所述橡塑轴封密封唇口在轴向坐标下的形变量和受力；

在同一轴向坐标下，将所述形变量除以所述受力，得到径向变形系数；

根据所述径向变形系数确定所述橡塑轴封密封唇口的弹性形变量。

4.根据权利要求3所述的橡塑轴封寿命预测方法，其特征在于，所述根据所述三维形貌轮廓高度及所述弹性形变量确定油膜厚度，具体包括：

根据所述三维形貌轮廓高度及所述弹性形变量，采用公式h(x,y)＝h₀+Z(x,y)+d(x,y)确定油膜厚度；其中h(x,y)为坐标(x,y)处的油膜厚度；h₀为初始油膜厚度；Z(x,y)为坐标(x,y)处的所述三维形貌轮廓高度；d(x,y)为坐标(x,y)处的所述弹性形变量。

5.根据权利要求4所述的橡塑轴封寿命预测方法，其特征在于，所述根据所述全局热平衡方程及所述当前泵汲率确定油膜粘度，具体包括：

将所述当前泵汲率带入所述全局热平衡方程，求解得到温度变化量；

根据所述温度变化量确定油膜粘度。