车用发动机机械零部件的b10可靠寿命评定方法
【专利摘要】本发明涉及一种车用发动机机械零部件的B10可靠寿命评定方法，首先选定要进行B10可靠寿命评定的车用发动机机械零部件，依次确定车用发动机机械零部件所对应车用发动机的任务剖面及载荷作用历程参数、主要失效模式、应力累积分布函数、初始强度的概率密度函数、剩余强度随车辆行驶里程的变化规律等，然后将各参数代入B10可靠寿命模型，即可确定车用发动机机械零部件的B10可靠寿命，不需要依赖于大量的寿命数据，能够在车用发动机机械零部件的设计阶段，确定车用发动机机械零部件的B10可靠寿命，可以更好地指导车用发动机机械零部件的设计、试验、使用，有助于提高车用发动机及其机械零部件的研发效率，缩短研制周期，节约研制成本。
【专利说明】车用发动机机械零部件的BI O可靠寿命评定方法
【技术领域】
[0001]本发明属于车用发动机的可靠性评价与寿命预测方法，具体涉及一种车用发动机机械零部件的BlO可靠寿命评定方法。
【背景技术】
[0002]BlO可靠寿命是指可靠度大于0.9时所对应的寿命,是车用发动机及其机械零部件最常用的可靠性度量指标之一。由于受工作剖面随机性、制造工艺不稳定性、材料性能分散性等不确定性因素的影响，车用发动机及其机械零部件的实际使用寿命具有明显的不确定性特征。为准确描述车用发动机及其机械零部件的寿命特征，国外发达国家普遍采用“可靠寿命”这一能够体现不确定性特征的寿命指标来描述发动机及其机械零部件等机械产品的可靠性。例如，美国福特汽车公司推出的“全新6.7LV8涡轮增压柴油机”明确将“B10寿命10年或402250公里”作为首要技术目标。我国在“内燃机工业‘十二五’发展规划”中提出发动机及其零部件要配合整车可靠性要求满足BlO可靠寿命指标。
[0003]车用发动机属于耐用型机械产品，主要由机械零部件组成，例如，发动机机体、缸盖、曲轴、连杆、凸轮轴、涡轮增压器等都是典型的机械零部件；同时，这些零部件又具有“使用寿命长、可靠性高”的特点。目前，在对车用发动机机械零部件的BlO可靠寿命评定时，普遍采用寿命数据统计法，即通过对车用发动机机械零部件的实际使用寿命数据或寿命试验数据的统计分析，获得该零部件的寿命分布模型，然后再确定出该零部件的BlO可靠寿命。然后，要得到一个比较准确的车用发动机机械零部件BlO可靠寿命评定值，就需要有足够的寿命数据。如果通过寿命试验获得车用发动机机械零部件的寿命数据，这无疑会增加试验成本和试验时间。如果借助车用发动机机械零部件的实际使用寿命数据，则需要较长使用时间才能获得足够的样本量。然而，无论是依赖于实际使用寿命数据还是寿命试验数据，都建立在车用发动机机械零部件已经完成制造的基础上。由于车用发动机机械零部件具有“可靠性高、寿命长”的特点，难以像电子元器件那样在研制阶段通过大量的寿命试验获得足够的寿命数据，因此，寿命数据统计法虽然在理论上适用于车用发动机机械零部件的寿命评价，但是无法在设计阶段及时有效地对车用发动机机械零部件的BlO可靠寿命进行评价，难以有效地指导车用发动机机械零部件的设计。
【发明内容】
[0004]本发明针对车用发动机机械零部件在设计阶段的可靠性评价与寿命预测问题，提供一种车用发动机机械零部件的BlO可靠寿命评定方法。该方法能够结合车用发动机的工作剖面，在确定车用发动机机械零部件的载荷历程与失效模式的基础上，根据车用发动机机械零部件的载荷历程、应力、初始强度和强度退化规律等参数，确定出车用发动机机械零部件的BlO可靠寿命，能够在设计阶段评定出车用发动机机械零部件的BlO可靠寿命。
[0005]本发明技术方案:一种车用发动机机械零部件的BlO可靠寿命评定方法，包括以下步骤:[0006]a、选定要进行BlO可靠寿命评定的车用发动机机械零部件；
[0007]b、确定该车用发动机机械零部件所对应车用发动机的任务剖面；
[0008]C、确定该车用发动机机械零部件的载荷作用历程参数\ (L)，即机械零部件经历的载荷作用次数随车辆行驶里程L的变化参数；
[0009]d、确定该车用发动机机械零部件的主要失效模式；
[0010]e、确定该车用发动机机械零部件的应力概率累积分布函数Fs(S)；
[0011]f、确定该车用发动机机械零部件初始强度S的概率密度函数fδ (S)；
[0012]g、确定该车用发动机机械零部件剩余强度8 L随车辆行驶里程L的变化规律；
[0013]h、将该车用发动机机械零部件的载荷作用历程参数X (L)、应力概率累积分布函数Fs(s)、初始强度8的概率密度函数fs(S)、剩余强度SJ逭车辆行驶里程L的变化规律代入车用发动机机械零部件的BlO可靠寿命计算模型:
【权利要求】
1.一种车用发动机机械零部件的BlO可靠寿命评定方法，包括以下步骤: a、选定要进行BlO可靠寿命评定的车用发动机机械零部件； b、确定该车用发动机机械零部件所对应车用发动机的任务剖面； C、确定该车用发动机机械零部件的载荷作用历程参数\ (L)，即机械零部件经历的载荷作用次数随车辆行驶里程L的变化参数； d、确定该车用发动机机械零部件的主要失效模式； e、确定该车用发动机机械零部件的应力概率累积分布函数Fs(S)； f、确定该车用发动机机械零部件初始强度S的概率密度函数fs(S)； g、确定该车用发动机机械零部件剩余强度SL随车辆行驶里程L的变化规律； h、将该车用发动机机械零部件的载荷作用历程参数X(L)、应力概率累积分布函数Fs(S)、初始强度8的概率密度函数fs ( S )、剩余强度S J逭车辆行驶里程L的变化规律代入车用发动机机械零部件的B10可靠寿命计算模型:
2.根据权利要求1所述的车用发动机机械零部件的BlO可靠寿命评定方法，其特征在于:在步骤b中确定车用发动机机械零部件所对应车用发动机的任务剖面时，结合车用发动机所搭载车辆的实际用途，运用试验测试或仿真计算的方法，确定车用发动机的转速和扭矩随车辆行驶里程的变化。
3.根据权利要求1所述的车用发动机机械零部件的BlO可靠寿命评定方法，其特征在于:在步骤c中，在确定车用发动机机械零部件的载荷作用历程参数\ (L)时，对车用发动机机械零部件经历的载荷作用次数随车辆行驶里程的变化进行统计分析，采用泊松随机过程描述车用发动机机械零部件经历的载荷作用次数随车辆行驶里程L的变化规律，并确定出泊松随机过程参数，该泊松随机过程的参数即为车用发动机机械零部件的载荷作用历程参数入(L)。
4.根据权利要求1所述的车用发动机机械零部件的BlO可靠寿命评定方法，其特征在于:在步骤d中，在确定车用发动机机械零部件主要失效模式时，根据步骤b中确定的车用发动机任务剖面和步骤c中确定的车用发动机机械零部件载荷作用历程，在参考该类型车用发动机机械零部件故障信息的基础上，确定出车用发动机机械零部件在实际工作过程中可能出现的主要失效模式。
5.根据权利要求1所述的车用发动机机械零部件的BlO可靠寿命评定方法，其特征在于:在步骤e中，在确定车用发动机机械零部件的应力概率累积分布函数Fs(S)时，针对步骤d中确定的失效模式，首先根据步骤c中确定的车用发动机机械零部件载荷作用历程参数、(L)确定出该车用发动机机械零部件经历50次载荷作用时所对应的行驶里程r 50 =177:'公里，然后根据步骤b中确定的车用发动机任务剖面，通过有限元仿真计算的 aKl)方法针对该车用发动机机械零部件在车辆行驶L5tl公里内所经历的每一次载荷作用进行应力响应计算，通过对应力的统计分析，确定出车用发动机机械零部件的应力概率累积分布函数Fs (S)。
6.根据权利要求1所述的车用发动机机械零部件的BlO可靠寿命评定方法，其特征在于:在步骤f?中，在确定车用发动机机械零部件初始强度S的概率密度函数fs (S)时，针对步骤d中确定的失效模式，设计能够模拟该车用发动机机械零部件失效模式的试验样件，并加工50个该试验样件，从50个试验样件中随机选取30-35个试验样件进行初始强度测试，通过对测试结果数据进行统计分析，确定出该车用发动机机械零部件初始强度8的概率密度函数fs (S)。
7.根据权利要求1所述的车用发动机机械零部件的BlO可靠寿命评定方法，其特征在于:在步骤g中，在确定车用发动机机械零部件剩余强度S L随车辆行驶里程L的变化规律时，针对步骤d中确定的失效模式，设计并加工能够模拟该车用发动机机械零部件失效模式的试验样件，按照步骤c中确定的该车用发动机机械零部件载荷作用历程对试验样件进行剩余强度测试，通过对试验结果进行分析，确定该车用发动机机械零部件剩余强度S L随车辆行驶里程L的变化规律即车用发动机机械零部件剩余强度5 L与其初始强度5、车辆行驶里程L之间 的数学关系模型。
【文档编号】G06F19/00GK103455726SQ201310412760
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2013年9月11日 优先权日:2013年9月11日
【发明者】王正, 王增全, 王阿娜, 张宇飞, 郭凯 申请人:中国北方发动机研究所(天津)