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专利名称：一种基于道路循环工况的发动机零件疲劳寿命计算方法
技术领域：
本发明涉及一种基于道路循环工况发动机零件疲劳寿命计算方法。
背景技术：
对于发动机高温零件(活塞、排气歧管、缸盖等)的疲劳寿命计算，一般以低周疲劳计算方法为主，即模拟发动机台架试验工况(对发动机高温零件进行热冲击试验)，在国标(或企业标准)工况下计算某零件的温度历程、应力/应变历程，然后根据疲劳损伤原理和材料特性计算单循环损伤值，最后根据单循环周期计算疲劳寿命。但此方法只能评价发动机的台架寿命(试验寿命)，并不能应用于整车的道路循环工况，也即无法评价该零件搭载于整车能够行使的里程数。在设计开发之初，缺乏一种沟通台架试验和整车道路循环工况，也即开发者和使用者的评价和计算方法。

发明内容
本发明提出了一种基于道路循环工况的发动机零件疲劳寿命计算方法，解决了基于道路循环工况中和在台架试验中，同一发动机零件的疲劳寿命不能得到有效统一计算的问题。一种基于道路循环工况的发动机零件的疲劳寿命计算方法，通过单循环损伤值计算步骤得到单循环损伤值对应的疲劳寿命，通过循环公里数计算步骤得到循环公里数，将单循环总损伤值对应的疲劳寿命乘以循环公里数，即得到零件的基于道路工况的疲劳寿命O所述道路工况中发动机零件的疲劳寿命计算，需要先将整车道路循环工况进行逆向计算得到对应的发动机工况，其中发动机运行工况包括转速n，发动机平均有效压力匕及发动机有效功率Pme ； 根据整车和发动机的关系
权利要求
1.一种基于道路循环工况的发动机零件的疲劳寿命计算方法，其特征在于，通过单循环损伤值计算步骤得到单循环损伤值对应的疲劳寿命，通过循环公里数计算步骤得到循环公里数，将单循环总损伤值对应的疲劳寿命乘以循环公里数，即得到零件的基于道路工况的疲劳寿命。
2.根据权利要求I所述的基于道路循环工况的发动机零件疲劳寿命计算方法，其特征在于，所述道路工况中发动机零件的疲劳寿命计算，需要先将整车道路循环工况进行逆向计算得到对应的发动机工况，其中发动机运行工况包括转速n，发动机平均有效压力匕及发动机有效功率Pme ； 根据整车和发动机的关系式
3.根据权利要求2所述的基于道路循环工况的发动机零件疲劳寿命计算方法，其特征在于，所述单循环损伤值计算步骤如下 步骤1 :根据发动机运行工况对零件工质和冷却介质进行流体动力学计算，计算得到对流换热系数和流体温度，流体动力学计算即CFD ； 步骤2 :映射热边界条件，将步骤I中的流体动力学计算得到的对流换热系数和近壁面层流体温度映射至采用有限元计算固体热传导的模型，得到固体热传导模型中的边界条件，即对流热换系数和近壁面层流体温度； 步骤3 :根据步骤2中得到的热边界条件计算发动机零件的温度历程，所述零件的温度历程为零件的温度随时间的变化过程，其中时间就是运行工况的历程； 步骤4 :根据步骤3中所得的温度历程计算发动机零件的应力历程及应变历程，计算过程中考虑发动机材料参数，主要包括随温度变化的线膨胀系数、随温度变化的杨氏模量、泊松比、随温度变化的应力应变曲线、随温度变化的粘性常数、粘性指数以及粘性应变比例；步骤5 :根据上述的温度历程、应力历程及应变历程，利用材料的疲劳特性和循环参数计算单循环损伤值，单循环损伤值Di由机械损伤Dfat、螺变损伤Dctmp及氧化损伤Dax求和而成，其中材料的疲劳特性为S-N或e-N特性，其中S-N为应力-寿命，e-N为应变-寿命，循环参数是指循环硬化指数，有Di = Dfat+Dcreep+Dax ； 步骤6 :根据损伤值和寿命的关系计算零件寿命
4.根据权利要求3所述的基于道路循环工况的发动机零件疲劳寿命计算方法，其特征在于，所述工质是 指缸内燃烧的气体，包括排气歧管内部的排气，所述冷却介质包括用于冷却的空气或冷却液。
全文摘要
本发明公开了一种基于道路循环工况的发动机零件的疲劳寿命计算方法，通过单循环损伤值计算步骤得到单循环损伤值对应的疲劳寿命，通过循环公里数计算步骤得到循环公里数，将单循环总损伤值对应的疲劳寿命乘以循环公里数，即得到零件的基于道路工况的疲劳寿命；利用单循环损伤值打破试验工况和实际道路工况之间的鸿沟，从最深层次解决发动机高温零件疲劳寿命计算问题；该方法可以直接评估零件搭载整车的行驶里程数，明确了产品设计需求，加快了产品设计者的工作效率。
文档编号G01M13/00GK102854010SQ20121038208
公开日2013年1月2日 申请日期2012年10月10日 优先权日2012年10月10日
发明者邓帮林, 徐政欣, 赵智超, 王毅 申请人:湖南奔腾动力科技有限公司