[发明专利]一种活塞裙部结构的寿命测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及活塞性能测试技术领域，特别涉及一种活塞裙部结构的寿命测试方法。

背景技术

活塞裙部在发动机气缸套内主要起导向和密封的作用，在运行过程中，也承受着侧压力。爆压越高活塞裙部承受的侧压力也越大，其结构的寿命要求也越高。

现有一种活塞裙部试验方法是：先计算出活塞裙部承受的最大侧压力的压力值，然后在活塞裙部脉冲疲劳试验机上用该压力值进行试验，试验循环次数为10⁷次，以检查活塞裙部是否出现裂纹为标准，无裂纹，则通过试验。但是，现有的试验方法的试验数据单一，只能作为判断活塞是否合格的一个参考，并不能为活塞裙部结构提供优化改进的依据，不能进行疲劳强度和疲劳寿命的估算。

综上所述，如何对活塞裙部结构的寿命和疲劳强度进行估算和测试，成为了本领域技术任运亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种活塞裙部结构的寿命测试方法，以对活塞裙部结构的寿命和疲劳强度进行估算和测试。

为达到上述目的，本发明提供以下技术方案：

一种活塞裙部结构的寿命测试方法，包括以下步骤：

1）确定初始应力水平S_C；

2）采用步进应力试验法确定极限应力水平S_J：首先在所述初始应力水平S_C下对活塞试样进行循环测试，之后在所述初始应力水平S_C的基础上逐次增加应力水平，每次的应力增量为S_Z，每次的循环测试次数为M，直至活塞试样出现裂纹为止，记录此时的应力水平，并作为极限应力水平S_J；

3）通过两点法得到应力水平S与循环寿命N之间的关系方程lgN=b·lgS+a，a和b为待估参数：对两组活塞试样分别进行测试，每组活塞试样的个数均至少为一个，其中，一组活塞试样在第一应力水平S1下进行循环测试，得到每个活塞试样的循环寿命N，然后求得第一平均循环寿命N1，另一组活塞试样在第二应力水平S2下进行循环测试，得到每个活塞的循环寿命N，然后求得第二平均循环寿命N2，将S1、N1和S2、N2分别带入所述关系方程中，计算出待估参数a和b的值，得到应力S与循环寿命N的关系方程；

4）根据应力水平S与循环寿命N的关系方程lgN=b·lgS+a估算活塞裙部在最大侧向力下工作的疲劳寿命。

优选地，上述活塞裙部结构的寿命测试方法中，所述步骤3）之后还包括步骤：

31）根据应力水平S与循环寿命N的关系方程lgN=b·lgS+a绘制lgS-lgN曲线图。

优选地，上述活塞裙部结构的寿命测试方法中，所述步骤1）中的初始应力水平S_C的确定方法为：

初始应力水平S_C=名义应力水平S_M×期望的安全系数－应力增量S_Z的1～2倍。

优选地，上述活塞裙部结构的寿命测试方法中，所述期望的安全系数为1.5～2.0。

优选地，上述活塞裙部结构的寿命测试方法中，所述应力增量S_Z=名义应力水平×（20%～50%）。

优选地，上述活塞裙部结构的寿命测试方法中，所述步骤3）中的第一应力水平S1为所述极限应力水平S_J；所述第二应力水平S2为所述极限应力水平S_J的50%～70%。

优选地，上述活塞裙部结构的寿命测试方法中，所述步骤3）中的每组活塞试样的个数均至少为三个。

优选地，上述活塞裙部结构的寿命测试方法中，所述步骤2）中的每次的循环测试次数M的数量级为10⁵。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提供的活塞裙部结构的寿命测试方法，通过步进应力试验法得到活塞裙部的极限应力水平S_J，之后利用两点法得到应力水平S与循环寿命N的关系方程lgN=b·lgS+a；根据此方程估算活塞裙部在最大侧向力作用下工作的疲劳寿命，也可以根据特定的疲劳寿命估算出活塞裙部正常运行时所能承受的最大侧向力，即疲劳强度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的方案，下面将对实施例或现有技术中描述所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。