基于多信息融合的再制造零件损伤监测与寿命预测基础研究

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1、分类号：TG115.5密级：UDC：620编号：201221803005河北工业大学硕士学位论文基于多信息融合的再制造零件损伤监测与寿命预测基础研究论文作者：姚中博学生类别：全日制学科门类：工科学科专业：材料加工工程指导教师：李国禄职称：教授王海斗教授资助基金项目：国家973计划(2011CB013405)；国家杰出青年科学基金(51125023)DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofMaterialsProces

2、singEngineeringSTUDYONREMANUFACTURINGPARTSDAMAGEMONITORINGANDLIFEPREDICTIONBASEDONMULTIMEDIAMIXbyYaoZhongboSupervisor:Prof.LiGuoluProf.WangHaidouMay2015Thisworksupportedby973project(2011CB0B405),DistinguishedYoungScholarofNSFC(51125023).河北工业大学硕士学位论文摘要本研究旨在解决再制

3、造曲轴的疲劳损伤监测和疲劳寿命预测问题，为再制造曲轴的安全服役提供保障，减少曲轴失效造成的财产损失和资源浪费。其意义在于对再制造曲轴进行低成本的疲劳性能评估，满足再制造工程节能减排、废旧资源利用和降低成本的要求。鉴于传统方法周期长、费用高的缺点，如何在保证可靠度的同时，降低成本、缩短周期是本研究的重点。本文采用与再制造曲轴相同的基体材料、喷涂材料和喷涂工艺，制作出再制造标准试样，用于后期的弯曲疲劳试验。对于再制造试样的疲劳性能评估，需要做到及时的预警疲劳失效、确定其疲劳极限和疲劳寿命等参数，单一的基础试验无法满足上

4、述要求，因此，本文通过电阻仪、红外热像仪和声发射装置进行实时监测，既可提前预警疲劳损伤的发生，也可通过采集的数据，对疲劳极限、疲劳寿命等进行预测。最终，通过三种设备采集了疲劳过程中的电阻、温度和声发射信号，实现了疲劳损伤的在线监测和疲劳寿命预测。最终研究结果表明：(1)电阻、红外和声发射三种信号均与疲劳过程具有良好的对应性，电阻值和声发射信号在试验过程中较为平稳，疲劳失效前出现突变，红外监测的温度值则呈现初始温升、稳定和突升三个阶段，三种信号能将疲劳过程中损伤累积、能量耗散和应力波的微观变化宏观地表示出来，均适用于

5、疲劳损伤的在线监测。(2)本研究结合三种信号对疲劳失效进行预警，均具有较好的预警效果，且声发射能在更早的阶段预警疲劳失效，在疲劳失效出现前的几百秒内，即会出现若干大小不一的突变信号。(3)采用Risitano法和Luong法两种方法对红外数据进行分析，预测疲劳极限，经分析发现，Risitano法适用于数据变动小的情况，而Luong法适用于变动大的情况，且最终确定了再制造试样的疲劳极限介于200-250MPa之间。(4)分别从损伤累积和能量耗散的角度对电阻数据和红外采集的数据进行分析，预测了再制造试样的疲劳寿命，与基

6、础试验所得的疲劳寿命较为接近，为再制造试样的疲劳寿命预测提供了一种快速、廉价的方式。(5)对比分析了试样喷涂再制造前后的疲劳寿命变化情况，发现喷涂修复后的构件疲劳寿命有所降低。关键词：再制造、疲劳、电阻、红外热成像、声发射I河北工业大学硕士学位论文ABSTRACTThepurposeofthisstudyliesinsolvingtheonlinemonitoringandfatiguelifepredictionofremanufacturedcrankshaft.Itcanprovidewithservicet

7、hatcouldguaranteesecurityformanufacturedcrankshaftsandreducethepropertylossandwasteofresourcescausedbycrankshaftfailure.Thesignificanceofthisstudyistoevaluatethefatigueperformanceofremanufacturedcrankshaftwithlowcost,aswellastomeettherequirementsofremanufactur

8、ingengineering,whichmeanssavingenergyandreducingcosts.Inviewofhighcostsoftimeandmoneythetraditionalmethod,howtoensurethereliability,whilereducingcosts,shorteningtestingcycleisthefo