退役发动机曲轴缺陷涡流/磁记忆检测与寿命预测研究
发布时间：2021-01-05 10:24
为了解决近年来环境污染和资源消耗对制造业发展的制约问题,通过再制造将现有资源最大化利用,是实现资源节约和环境友好的有效途径。我国的再制造事业相对国外起步较晚但发展很快,重大机械装备关键零部件的再制造具有广阔的应用前景。对再制造毛坯的质量控制是保障再制造产品可靠性的关键。再制造质量控制包括失效分析、无损检测和寿命评估三个方面。因此,以明确零部件宏观失效形式和服役条件下缺陷演化规律的失效分析为基础,以先进的无损检测技术为手段,来发展面向再制造的高效、准确的寿命评估方法,是值得深入研究的重要课题。本文以大型柴油机曲轴为研究对象,分析其不同服役工况下的疲劳失效缺陷形式,采用涡流检测方法和金属磁记忆检测方法,分别对曲轴表面裂纹和应力集中疲劳损伤进行无损检测;在此基础上,研究基于疲劳缺陷和无损检测结果的寿命预测方法,用于退役曲轴剩余寿命评估。主要研究工作包括:（1）运用发动机原理、多刚体动力学、刚柔耦合系统分析方法,在动力学分析软件ADAMS中建立了曲轴系刚柔耦合动力学模型并进行仿真,得到曲轴每个连杆轴颈的工作载荷曲线,为疲劳分析提供载荷数据。根据曲轴服役条件,利用有限元软件ABAQUS建立了12...
【文章来源】：武汉理工大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：157 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
曲轴再制造前后轴颈部位对比
武汉理工大学博士学位论文2的“再制造”概念由徐滨士在1999年召开的“先进制造技术”国际会议上提出[9]，我国的再制造事业虽兴起较晚，但发展迅速。在2000-2015年间，与再制造有关的理论研究和工程技术等连续三次被国家自然科学基金委机械学科列为“国民经济和社会发展五年计划纲要”中的优先发展领域。其中在2010年，国家发改委、科技部、工信部等11个部门联合发布文件，将发动机、变速箱等零部件的再制造作为重点，图1-2所示为报废发动机和再制造发动机的比较。文件同时指出在继续扩大汽车零部件再制造试点范围的同时，明确支持和推动工程机械、机床等再制造。由此可见，重大机械装备关键零部件的再制造具有广泛的应用前景和广阔的发展空间。（a）报废发动机（b）再制造发动机图1-2大型柴油发动机的再制造再制造质量控制是再制造产业健康发展的前提和关键。再制造产品的服役可靠性很大程度上取决于作为再制造毛坯的废旧零部件的质量。只有在再制造前经过了检测和评估被确定符合要求且具有再制造价值的废旧件毛坯，才能进入再制造环节[10]。再制造质量控制的要求包括三个方面：失效分析，无损检测和寿命评估。所以，无损检测和寿命评估是再制造工程研究的重点内容。以明确零部件宏观失效形式和服役工况下缺陷演化规律的失效分析为基础，以先进的无损检测技术为手段[11]，寻求以再制造为目标的方便、准确的寿命评估方法已成为极具挑战性的重要课题。将无损检测与寿命评估结合，探索无损检测新技术在再制造寿命评估中的具体应用，对于完善再制造工程学科，推动再制造产业健康发展，以及实现国家可持续发展意义重大。鉴于大力发展再制造相关产业的社会需求，用于再制造的退役零部件无损
武汉理工大学博士学位论文17(1cos)(1cos2)4xRλαα=+（2-2）图2-1曲柄连杆机构示意图对活塞位移求导即可得到活塞速度，即将式（2-1）对时间求导，得到：1sinsindxddvRdtdtdtαβαβλ==+（2-3）将sinβ=λsinα两边对时间求导，可得：coscosdddtdtβααλβ=（2-4）将式（2-4）带入式（2-3），可得活塞速度：sin()cosvRαβωβ+=（2-5）其中，ω为曲轴旋转角速度，ω=dαdt。关于活塞位移的近似式（2-2）对时间求导可得到活塞速度的近似式：sinsin22vRλωαα=+（2-6）对活塞速度求导即可得到活塞加速度，即将式（2-5）对时间求导，再将式
【参考文献】：
期刊论文
[1]再制造抽油杆疲劳寿命评估的磁记忆检测实验研究[J]. 冷建成,张辉,周国强,吴泽民. 材料工程. 2016(09)
[2]含裂纹曲轴动力学分析及裂纹扩展剩余寿命研究[J]. 陈波,肖祥,何畏,杨志勇,张自立. 塑性工程学报. 2016(04)
[3]磁记忆检测技术在压力容器上的应用[J]. 胡斌,沈功田. 无损检测. 2015(12)
[4]金属磁记忆信号的有限元模拟与影响因素[J]. 高庆敏,丁红胜,刘波. 无损检测. 2015(06)
[5]基于磁记忆检测的服役铁磁零件剩余寿命预测[J]. 黄海鸿,孙霄,汪燕,姜石林. 机械设计与研究. 2014(04)
[6]大型柴油机曲轴全周期力学分析与疲劳断裂部位预测[J]. 吴成武,洪日,倪晨,张劲松,马尚. 机械制造. 2013(12)
[7]疲劳过程中磁记忆信号变化的机理[J]. 徐明秀,陈章华,徐敏强,樊久铭. 机械工程学报. 2014(04)
[8]Development of remaining life prediction of crankshaft remanufacturing core[J]. Li-Hong Dong,Bin-Shi Xu,Nan Xue,Hui-Peng Wang,Hao-Yu Li. Advances in Manufacturing. 2013(01)
[9]再制造成形技术发展及展望[J]. 徐滨士,董世运,朱胜,史佩京. 机械工程学报. 2012(15)
[10]基于力磁耦合的金属磁记忆检测机理与仿真[J]. 李龙军,王晓锋,杨宾峰,张辉,崔文岩,柏雪倩. 空军工程大学学报(自然科学版). 2012(03)
博士论文
[1]导电结构涡流/超声检测与评估技术的研究[D]. 李国厚.浙江大学 2011
[2]面向再制造铁磁性构件损伤程度的磁记忆/超声综合无损评估[D]. 石常亮.哈尔滨工业大学 2011
[3]48MnV退役曲轴剩余疲劳寿命测评技术研究[D]. 王翔.上海交通大学 2011
[4]基于VI的钢球表面裂纹电涡流检测方法研究[D]. 丁建军.武汉理工大学 2007
[5]基于磁记忆技术的疲劳损伤评估及寿命预测[D]. 邢海燕.哈尔滨工业大学 2007
硕士论文
[1]柴油机曲轴的疲劳分析与优化设计[D]. 朱盼盼.吉林大学 2016
[2]基于磁记忆技术的退役抽油杆剩余寿命评估[D]. 张辉.东北石油大学 2016
[3]某型号柴油机曲轴疲劳寿命分析方法研究[D]. 冯占闯.中北大学 2015
[4]退役曲轴自动化涡流磁记忆无损检测系统研究[D]. 方洲.武汉理工大学 2015
[5]发动机曲轴连杆机构动力学仿真及疲劳分析[D]. 王立峰.长安大学 2014
[6]发动机曲轴磁记忆检测与疲劳寿命评估研究[D]. 徐妍.武汉理工大学 2014
[7]基于磁记忆检测的服役构件剩余寿命评估方法研究[D]. 汪燕.合肥工业大学 2013
[8]基于多体动力学的柴油机振动分析及曲轴的疲劳分析[D]. 张兆强.西南交通大学 2012
[9]金属磁记忆检测机理的试验研究与有限元仿真[D]. 李新蕾.南昌航空大学 2010
[10]电涡流检测的有限元仿真分析[D]. 王燕.华东交通大学 2009
本文编号：2958495
【文章来源】：武汉理工大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：157 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
曲轴再制造前后轴颈部位对比
武汉理工大学博士学位论文2的“再制造”概念由徐滨士在1999年召开的“先进制造技术”国际会议上提出[9]，我国的再制造事业虽兴起较晚，但发展迅速。在2000-2015年间，与再制造有关的理论研究和工程技术等连续三次被国家自然科学基金委机械学科列为“国民经济和社会发展五年计划纲要”中的优先发展领域。其中在2010年，国家发改委、科技部、工信部等11个部门联合发布文件，将发动机、变速箱等零部件的再制造作为重点，图1-2所示为报废发动机和再制造发动机的比较。文件同时指出在继续扩大汽车零部件再制造试点范围的同时，明确支持和推动工程机械、机床等再制造。由此可见，重大机械装备关键零部件的再制造具有广泛的应用前景和广阔的发展空间。（a）报废发动机（b）再制造发动机图1-2大型柴油发动机的再制造再制造质量控制是再制造产业健康发展的前提和关键。再制造产品的服役可靠性很大程度上取决于作为再制造毛坯的废旧零部件的质量。只有在再制造前经过了检测和评估被确定符合要求且具有再制造价值的废旧件毛坯，才能进入再制造环节[10]。再制造质量控制的要求包括三个方面：失效分析，无损检测和寿命评估。所以，无损检测和寿命评估是再制造工程研究的重点内容。以明确零部件宏观失效形式和服役工况下缺陷演化规律的失效分析为基础，以先进的无损检测技术为手段[11]，寻求以再制造为目标的方便、准确的寿命评估方法已成为极具挑战性的重要课题。将无损检测与寿命评估结合，探索无损检测新技术在再制造寿命评估中的具体应用，对于完善再制造工程学科，推动再制造产业健康发展，以及实现国家可持续发展意义重大。鉴于大力发展再制造相关产业的社会需求，用于再制造的退役零部件无损
武汉理工大学博士学位论文17(1cos)(1cos2)4xRλαα=+（2-2）图2-1曲柄连杆机构示意图对活塞位移求导即可得到活塞速度，即将式（2-1）对时间求导，得到：1sinsindxddvRdtdtdtαβαβλ==+（2-3）将sinβ=λsinα两边对时间求导，可得：coscosdddtdtβααλβ=（2-4）将式（2-4）带入式（2-3），可得活塞速度：sin()cosvRαβωβ+=（2-5）其中，ω为曲轴旋转角速度，ω=dαdt。关于活塞位移的近似式（2-2）对时间求导可得到活塞速度的近似式：sinsin22vRλωαα=+（2-6）对活塞速度求导即可得到活塞加速度，即将式（2-5）对时间求导，再将式
【参考文献】：
期刊论文
[1]再制造抽油杆疲劳寿命评估的磁记忆检测实验研究[J]. 冷建成,张辉,周国强,吴泽民. 材料工程. 2016(09)
[2]含裂纹曲轴动力学分析及裂纹扩展剩余寿命研究[J]. 陈波,肖祥,何畏,杨志勇,张自立. 塑性工程学报. 2016(04)
[3]磁记忆检测技术在压力容器上的应用[J]. 胡斌,沈功田. 无损检测. 2015(12)
[4]金属磁记忆信号的有限元模拟与影响因素[J]. 高庆敏,丁红胜,刘波. 无损检测. 2015(06)
[5]基于磁记忆检测的服役铁磁零件剩余寿命预测[J]. 黄海鸿,孙霄,汪燕,姜石林. 机械设计与研究. 2014(04)
[6]大型柴油机曲轴全周期力学分析与疲劳断裂部位预测[J]. 吴成武,洪日,倪晨,张劲松,马尚. 机械制造. 2013(12)
[7]疲劳过程中磁记忆信号变化的机理[J]. 徐明秀,陈章华,徐敏强,樊久铭. 机械工程学报. 2014(04)
[8]Development of remaining life prediction of crankshaft remanufacturing core[J]. Li-Hong Dong,Bin-Shi Xu,Nan Xue,Hui-Peng Wang,Hao-Yu Li. Advances in Manufacturing. 2013(01)
[9]再制造成形技术发展及展望[J]. 徐滨士,董世运,朱胜,史佩京. 机械工程学报. 2012(15)
[10]基于力磁耦合的金属磁记忆检测机理与仿真[J]. 李龙军,王晓锋,杨宾峰,张辉,崔文岩,柏雪倩. 空军工程大学学报(自然科学版). 2012(03)
博士论文
[1]导电结构涡流/超声检测与评估技术的研究[D]. 李国厚.浙江大学 2011
[2]面向再制造铁磁性构件损伤程度的磁记忆/超声综合无损评估[D]. 石常亮.哈尔滨工业大学 2011
[3]48MnV退役曲轴剩余疲劳寿命测评技术研究[D]. 王翔.上海交通大学 2011
[4]基于VI的钢球表面裂纹电涡流检测方法研究[D]. 丁建军.武汉理工大学 2007
[5]基于磁记忆技术的疲劳损伤评估及寿命预测[D]. 邢海燕.哈尔滨工业大学 2007
硕士论文
[1]柴油机曲轴的疲劳分析与优化设计[D]. 朱盼盼.吉林大学 2016
[2]基于磁记忆技术的退役抽油杆剩余寿命评估[D]. 张辉.东北石油大学 2016
[3]某型号柴油机曲轴疲劳寿命分析方法研究[D]. 冯占闯.中北大学 2015
[4]退役曲轴自动化涡流磁记忆无损检测系统研究[D]. 方洲.武汉理工大学 2015
[5]发动机曲轴连杆机构动力学仿真及疲劳分析[D]. 王立峰.长安大学 2014
[6]发动机曲轴磁记忆检测与疲劳寿命评估研究[D]. 徐妍.武汉理工大学 2014
[7]基于磁记忆检测的服役构件剩余寿命评估方法研究[D]. 汪燕.合肥工业大学 2013
[8]基于多体动力学的柴油机振动分析及曲轴的疲劳分析[D]. 张兆强.西南交通大学 2012
[9]金属磁记忆检测机理的试验研究与有限元仿真[D]. 李新蕾.南昌航空大学 2010
[10]电涡流检测的有限元仿真分析[D]. 王燕.华东交通大学 2009
本文编号：2958495
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiagonggongyi/2958495.html
