车用径流式增压器涡轮叶片叶根疲劳蠕变寿命预测方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106815396A(43)申请公布日2017.06.09(21)申请号201611123815.4(22)申请日2016.12.08(71)申请人中国北方发动机研究所（天津）地址300400天津市北辰区永进道96号(72)发明人王正王增全邢卫东王阿娜赵力明(74)专利代理机构天津滨海科纬知识产权代理有限公司12211代理人马倩倩(51)Int.Cl.G06F17/50(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图1页(54)发明名称车用径流式增压器涡轮叶片叶根疲劳蠕变寿命预测方法(57)摘要本发明涉及车用径流式增压器涡轮叶片叶根疲劳蠕变寿命预测方法，首先确定增压器涡轮所匹配车用发动机的工作状态参数及其统计特征，其次确定增压器涡轮的工作状态参数及其统计特征，然后确定增压器涡轮叶片叶根失效危险部位的应力与温度参数；同时，确定增压器涡轮叶片叶根的疲劳性能参数与持久性能参数，在此基础上确定增压器涡轮叶片叶根的疲劳蠕变寿命。本发明能够在车用增压器涡轮的研制阶段或使用过程中，科学地确定出增压器涡轮叶片叶根的疲劳蠕变寿命，可用于车用径流式增压器涡轮叶片的可靠性分析与寿命评价，指导增压器涡轮叶轮的结构优化设计与合理使用，进而保证车用涡轮增压器在工作过程中的可靠性与安全性。CN106815396ACN106815396A权利要求书1/2页1.车用径流式增压器涡轮叶片叶根疲劳蠕变寿命预测方法，其特征是包括以下步骤：a、确定增压器涡轮所匹配车用发动机的工作状态参数及其统计特征；b、确定增压器涡轮的工作状态参数及其统计特征；c、确定增压器涡轮叶片叶根失效危险部位的应力与温度参数；d、确定增压器涡轮叶片叶根的疲劳性能参数；e、确定增压器涡轮叶片叶根的持久性能参数；f、确定增压器涡轮叶片叶根的疲劳蠕变寿命。2.根据权利要求1所述的车用径流式增压器涡轮叶片叶根疲劳蠕变寿命预测方法，其特征是：在步骤a中，结合增压器涡轮所匹配车用发动机安装车辆的任务剖面，运用仿真计算方法或通过试验测试，分别确定出发动机输出扭矩、转速和功率随发动机工作时间的变化历程，进一步，采用统计分析的方法，分别确定出发动机输出扭矩、转速、功率的概率分布模型，同时，确定出车辆“起动-行驶-停车”工作循环次数随发动机工作时间的变化规律，用参数为λ的泊松随机过程描述车辆“起动-行驶-停车”工作循环次数随发动机工作时间的变化规律。3.根据权利要求2所述的车用径流式增压器涡轮叶片叶根疲劳蠕变寿命预测方法，其特征是：在步骤b中，针对步骤a确定的增压器涡轮所匹配车用发动机的工作状态参数及其概率特征，根据涡轮增压器与发动机性能匹配关系，利用仿真计算方法或通过试验测试，确定出在车辆一次“起动-行驶-停车”工作循环过程中增压器涡轮的最高工作转速概率分布模型，确定出发动机运行单位小时内增压器涡轮工作转速的概率分布模型，确定出发动机运行单位小时内增压器涡轮的进口气体平均温度与出口气体平均温度。4.根据权利要求3所述的车用径流式增压器涡轮叶片叶根疲劳蠕变寿命预测方法，其特征是：在步骤c中，根据步骤b确定的增压器涡轮的工作状态参数及其统计特征，利用有限元计算方法，确定出对应车辆一次“起动-行驶-停车”工作循环增压器涡轮叶片叶根失效危险部位的最大应力sw的概率密度函数fs-w(sw)，确定出发动机运行单位小时内增压器涡轮叶片叶根失效危险部位的应力st的概率密度函数fs-t(st)，确定出发动机运行单位小时内增压器涡轮叶片叶根失效危险部位的温度平均值Tm。5.根据权利要求4所述的车用径流式增压器涡轮叶片叶根疲劳蠕变寿命预测方法，其特征是：在步骤d中，根据增压器涡轮材料的疲劳性能参数，确定出如式(1)所示的增压器涡轮叶片叶根疲劳寿命NF与应力s之间的函数关系，或者是，通过对增压器涡轮叶片叶根强度模拟试样进行疲劳性能测试确定出如式(1)所示的增压器涡轮叶片叶根疲劳寿命NF与应力s之间的函数关系；NF＝FF(s)(1)。6.根据权利要求5所述的车用径流式增压器涡轮叶片叶根疲劳蠕变寿命预测方法，其特征是：在步骤e中，根据增压器涡轮材料的持久性能参数，确定出如式(2)所示的增压器涡轮叶片叶根持久寿命tC同温度T和应力s之间的函数关系，或者是，通过对增压器涡轮叶片叶根强度模拟试样进行持久性能测试确定出如式(2)所示的增压器涡轮叶片叶根持久寿命tC同温度T和应力s之间的函数关系；tC＝FC(T,s)(2)。7.根据权利要求6所述的车用径流式增压器涡轮叶片叶根疲劳蠕变寿命预测方法，其2CN106815396A权利要求书2/2页特征是：将步骤a确定的车辆“起动-行驶-停车”工作循环次数随发动机工作时间的变化规律参数λ、步骤c确定的对应车辆一次“起动-行驶-停车