[发明专利]增压器涡轮疲劳寿命预测及其可靠性评价方法

摘要

本发明涉及一种增压器涡轮疲劳寿命预测及其可靠性评价方法，通过计算与涡轮相匹配发动机耐久性试验剖面的四种主要工况，计算增压器对应发动机四种不同工况的平均转速，计算确定涡轮的危险部位以及涡轮危险部位对应四种不同转速的四个应力，计算涡轮材料疲劳寿命(或对数疲劳寿命)的均值和标准差与应力之间的函数关系，计算对应四个不同应力的涡轮疲劳寿命(或对数疲劳寿命)的均值和标准差，确定涡轮对应疲劳失效模式的功能函数，计算涡轮疲劳失效模式功能函数的均值和标准差，即可对涡轮的疲劳寿命进行预测和可靠性评价，并且能够计算出涡轮疲劳可靠度和失效率随疲劳寿命的变化规律，可以更好地指导涡轮的结构设计和合理地确定涡轮的使用寿命。

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 μ N i = F μ ( s i ) 或 μ lg N i = F μ ′ ( s i ) , ( i = 1,2,3,4 ) - - - ( 3 ) σ N i = F σ ( s i ) 或 σ lg N i = F σ ′ ( s i ) , ( i = 1,2,3,4 ) - - - ( 4 ) e、确定增压器涡轮疲劳失效的功能函数： Z = nΔD - 1 = n Σ i = 1 4 1 N i - 1 - - - ( 5 ) 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 μ Z = F μ Z ( n ) - - - ( 6 ) σ Z = F σ Z ( n ) - - - ( 7 ) 计算增压器涡轮对应疲劳寿命n的可靠度： R ( n ) = 1 - Φ ( μ Z σ Z ) = 1 - Φ ( F μ Z ( n ) F σ Z ( n ) ) - - - ( 8 ) 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： h ( n ) = R ( n ) - R ( n + 1 ) R ( n ) = Φ ( F μ Z ( n + 1 ) F σ Z ( n + 1 ) ) - Φ ( F μ Z ( n ) F σ Z ( n ) ) 1 - Φ ( F μ Z ( n ) F σ Z ( n ) ) ; - - - ( 9 ) 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。