[发明专利]一种增压器涡轮与叶轮BX寿命预测方法

说明书

本发明公开了一种增压器涡轮与叶轮BX寿命预测方法包括：选取与发动机性能相匹配的增压器叶轮与涡轮；在指定路线上运行发动机，并采集增压器路谱；根据增压器路谱确定增压器特征边界；根据叶轮与涡轮的材料属性与增压器特征边界对叶轮与涡轮进行仿真分析；根据仿真分析的结果预测涡轮与叶轮BX寿命。本发明能够预测出准确的实际寿命并量化结构的失效风险，满足轻量化设计需要。

技术领域

本发明涉及发动机工程领域，特别地，涉及一种增压器涡轮与叶轮BX寿命预测方法。

背景技术

涡轮与叶轮是增压器的核心零部件，涡轮与叶轮的结构设计、结构强度与耐久可靠性要求直接决定了增压器的性能、使用寿命、排放效果，因此，对于涡轮与叶轮的结构可靠性计算就显得尤为重要。增压器的设计重点主要表现在这几个方面：a.性能优异(高效率、低燃油消耗率等)；b.结构可靠性(发动机道路试验的随机路谱)；c.舒适性(NVH)。

传统的增压器涡轮与叶轮可靠性分析方法常采用为利用离心载荷计算其极限转速，这种传统方法固然是一种可靠性分析方法，但具有一定的局限性，仅仅能够保守的预测增压器设计转速，容易造成结构设计的冗余，给设计中的轻量化带来很大挑战。

针对现有技术中的可靠性分析方法的局限性造成结构设计冗余，不能满足轻量化设计需要的问题，目前尚未有有效的解决方案。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种增压器涡轮与叶轮BX寿命预测方法，能够预测出准确的实际寿命并量化结构的失效风险，满足轻量化设计需要。

基于上述目的，本发明提供的技术方案如下：

根据本发明的一个方面，提供了一种增压器涡轮与叶轮BX寿命预测方法。

根据本发明提供的一种增压器涡轮与叶轮BX寿命预测方法包括：

选取与发动机性能相匹配的增压器叶轮与涡轮；

在指定路线上运行发动机，并采集增压器运行路谱；

根据增压器路谱确定增压器特征边界；

根据叶轮与涡轮的特征边界对叶轮与涡轮进行仿真分析；

根据仿真分析的结果预测涡轮与叶轮BX寿命。

其中，所述BX寿命预测方法预测得到的是涡轮与叶轮的BX寿命；所述指定路线包括以下至少一种地形：高速、市区、市郊、山区；所述采集增压器路谱为采集发动机在前述各地形上运行时产生的随机路谱，其中，路谱包括发动机增压器在所述指定路线的运行数据：转速、涡前压力、涡前温度、涡后压力、涡后温度。

并且，根据增压器路谱确定增压器特征边界包括：

以雨流计数法统计所述指定路线地形上的工作循环；

从统计循环中提取特征循环；

将特征循环的边界作为有限元仿真计算的特征边界，其中，有限元仿真计算时增压器转速换算为线速度并取整。

同时，所述叶轮与涡轮的材料属性包括以下至少之一：在不同温度下的弹性模量、泊松比、导热系数、热膨胀率；根据叶轮与涡轮的材料属性与增压器特征边界对叶轮与涡轮进行有限元仿真分析包括：

对叶轮与涡轮进行传热分析，获取叶轮与涡轮结构的温度分布；

对增压器特征边界进行分析，获得涡轮与叶轮的应力与应变；

判断叶轮与涡轮的结构是否满足设计要求。

并且，根据有限元仿真分析的结果通过疲劳仿真分析软件预测特征循环涡轮与叶轮BX寿命包括：

以所述有限元仿真分析结果作为边界建立多循环的交变负荷疲劳失效模式；