怎么预测升降车齿轮箱箱体跨尺度寿命??? 花都升降车租赁
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怎么预测升降车齿轮箱箱体跨尺度寿命??? 花都升降车租赁, 花都升降车价格, 升降车租赁 提出的结构尺度与材料尺度损伤信息的跨尺度关联与决策方法,对升降车齿轮箱箱体的损伤与寿命预测开展具体研究,并根据箱体自身的服役特点,给出具体的升降车齿轮箱箱体的剩余寿命预测方法。通过前面章节中对升降车齿轮箱箱体进行有限元仿真静强度分析、模态分析和疲劳强度分析,对升降车齿轮箱箱体的关键结构位置选择,共有7个关键结构位置,从安全性角度出发,升降车齿轮箱箱体的寿命将取决于寿命最短的关键结构位置处的有限单元。 需要说明的是,升降车齿轮箱箱体材料的损伤形式有疲劳损伤与拉伸损伤,疲劳损伤与箱体疲劳寿命相关,拉伸损伤速度快,多为非周期外力所致,不在寿命分析范畴之中,但材料一旦发生拉伸损伤即失去服役能力,直接影响服役寿命,因此材料的拉伸损伤一旦发生时,拉伸损伤过程的剩余寿命预测结果也需考虑。依据上述箱体关键结构位置,对升降车齿轮箱箱体进行布点,进行搭载声发射系统的台架试验,可以测得关键结构位置处的声发射信号,利用材料尺度箱体材料拉伸损伤过程与疲劳损伤过程的性能退化与寿命预测研究方法,可以得到箱体材料的拉伸损伤过程的剩余寿命预测值与疲劳损伤过程的寿命预测值. 从材料损伤机理来讲,拉伸损伤一旦发生,发展速度较快,拉伸损伤寿命预测值明显小于疲劳损伤寿命预测值。由于拉伸损伤为非周期外力所致,且发展速度快,不在循环寿命分析范畴,因此选用疲劳损伤寿命预测结果来与箱体结构仿真分析中疲劳强度分析的结果进行跨尺度的综合与决策,但拉伸损伤的剩余寿命预测结果也将参与箱体的寿命预测分析之中。对升降车齿轮箱箱体进行有限元仿真等效应力分析,可以得到箱体不同单元的等效应力,通过箱体材料S-N曲线可以得到箱体关键结构位置的疲劳循环寿命,由于箱体的疲劳寿命循环次数值较大,因此选用对数寿命值,进行模糊决策。
本项研究中的模糊决策主要依据知和知的匹配度来确定,因此模糊集内部的元素关系对两个模糊集的匹配度影响较大,最后,对模糊结果去模糊化,给出模糊决策结果。匹配度阈值A代表了两个模糊集的匹配程度,一般认为,A取0.8以上匹配度就较高了。本研究中,取匹配度阈值A=0.9,可以认为箱体结构仿真模糊集和箱体材料检测模糊集的匹配程度要达到90%以上. 需要说明的是,由于箱体设计寿命20年,年运行里程70万公里,属于高周疲劳,疲劳寿命较长,拉伸损伤为突发性外力作用,箱体一旦发生拉伸损伤会短时间内发生失效,通过声发射信号可以对拉伸损伤进行实时在线监测,因此当有拉伸损伤发生后箱体的剩余寿命以拉伸损伤预测结果为准。对于结构与材料损伤信息的跨尺度关联与决策算法寿命预测结果的可靠度,由于仿真分析为理想期望结果,在威布尔分布情况下,此时可靠度可以认为是55%,依据疲劳损伤性能退化研究方法计算的剩余寿命的可靠度可以由前文所述算法给出相应剩余寿命的可靠度。
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通过搭载声发射系统的台架试验可以采集箱体关键结构位置的声发射信号,针对关键结构位置处进行拉伸损伤与疲劳损伤的寿命预测分析。进行台架试验的齿轮箱为全新齿轮箱,在加速试验完成200万公里、300万公里、400万公里测试时,箱体关键结构位置处的材料尚未进入拉伸损伤阶段。在加速台架试验过程中,全新箱体受加速试验载荷缓慢发生性能退化,经过初期磨合,箱体的各关键结构位置间的性能关系逐渐与仿真结果趋同,这表明箱体在无外界突发外力干扰情况下的损伤演化与箱体仿真试验结果的匹配度不断增高,这也与材料、结构的服役特性相吻合。此预测结果能够满足箱体设计寿命要求,但还有优化空间,需要根据在线检测数据不断更新寿命预测结果。
将箱体结构与材料损伤信息的跨尺度关联与决策方法在升降车齿轮箱加速试验中进行具体应用,给出了升降车齿轮箱箱体的跨尺度寿命预测结果,预测结果表明箱体能够满足设计寿命要求,且具有较大的余量,这是因为箱体设计寿命是综合考虑箱体疲劳损伤与外界硬物撞击等而带来的拉伸损伤的综合的保守的设计寿命估计结果。同时,齿轮箱生产企业对本研究给出的结论给予认可,目前齿轮箱箱体设计寿命设定与整车一致,所给出的设计寿命值在考虑安全性的前提下与安全服役寿命相比具有非常大的余量,企业更加重视箱体设计是否满足设计寿命需求,具体箱体服役寿命的研究正在积极的研究当中。此外,本研究结果可以进一步为箱体设计寿命取值与箱体轻量化设计提供依据。由于加速试验时间尚短,尚处于箱体疲劳损伤初期,且实验环境简单,算法给出的疲劳寿命预测结果,还可以随着箱体损伤过程的进行,不断采集检测数据来进行寿命预测结果的更新。
综上,对升降车齿轮箱箱体的寿命预测进行了跨尺度关联与决策研究,将箱体材料尺度寿命预测结果与箱体结构尺度的仿真分析结果进行了跨尺度的关联与决策,实现了升降车齿轮箱箱体的有效寿命预测研究。本研究中,首先,针对不可维修长期服役结构的特点,将不可维修长期服役结构材料尺度损伤过程的寿命预测结果与结构尺度的疲劳仿真分析结果,通过等效应力进行跨尺度配准关联,通过模糊决策法进行跨尺度决策,最终形成结构与材料损伤信息的跨尺度关联与决策研究方法;之后,利用有限元仿真方法对升降车齿轮箱箱体结构进行疲劳损伤分析,从疲劳损伤的角度对箱体的服役性能进行了评价,得到了箱体在特定载荷谱下的疲劳寿命结果,并通过疲劳试件对比试验的方法对有限元仿真结果进行了验证,保证了箱体仿真分析的可行性;最后,将上述跨尺度关联与决策方法在升降车齿轮箱箱体的寿命预测中开展具体的应用,将升降车齿轮箱台架试验数据代入上述方法,得到不同加速试验里程下的寿命预测结果,从结果可以看出,箱体的寿命预测结果满足箱体设计寿命要求,同时随着箱体加速试验的进行,箱体在无外界突发外力干扰情况下的损伤演化与箱体仿真试验结果的匹配度不断增高,在加速试验400万公里时二者匹配度达到0.9,箱体的寿命预测结果逐步体现箱体个体特点,实现箱体的有效寿命预测。
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