[发明专利]一种气缸盖分区疲劳寿命预估方法

权利要求书

1.一种气缸盖分区疲劳寿命预估方法，其特征在于，包括以下步骤：

a、对气缸盖进行温度场、应力场及其时变特征进行测试或仿真；

b、气缸盖热机耦合失效机理分析；

c、根据气缸盖不同失效模式对气缸盖进行分区；

d、气缸盖各个分区的材料性能测试；

e、对气缸盖的分区应用对应的损伤模型和寿命预估模型；

f、确定气缸盖疲劳寿命；

步骤e)中，机械疲劳区，结合气缸盖工况参数和解剖样件对称循环疲劳试验的测试数据，得到高周疲劳区的应力循环特性，拟合气缸盖在应力比r＝-1为时的危险部位σ-N曲线，表达式为：

采用Goodman方法修正平均应力不为0的σ-N曲线，公式为：

(S_a/S_a(R＝-1))+(S_m/S_u)＝1

经过平均应力修正，根据S-N曲线，即可求得疲劳寿命Nf，

低周疲劳时，零件的疲劳破坏从应变集中部位的最大应变处起始，在裂纹萌生前都产生一定的局部塑性变形，因此采用局部应力应变法，其应变-寿命曲线表达式为：

当Δε_p＞Δε_e时，塑性应变占主导，

当Δε_p＜Δε_e时，弹性应变占主导，

步骤e)中，热疲劳：温度循环变化产生的循环热应力所导致的疲劳成为热疲劳，通常可以看作温度周期变化下的低周疲劳，疲劳寿命方程为：

Δε_pN^Z＝C；

步骤e)中，高温蠕变疲劳，高于蠕变温度，疲劳强度急剧下降，疲劳寿命综合考虑塑形应变和蠕变应变，疲劳寿命方程为：

其中：Npp为拉伸塑性应变，压缩塑性应变下的疲劳寿命；

Npc为拉伸塑性应变，压缩蠕变应变下的疲劳寿命；

Ncp为拉伸蠕变应变，压缩塑性应变下的疲劳寿命；

Ncc为拉伸蠕变应变，压缩蠕变应变下的疲劳寿命。

2.根据权利要求1所述的气缸盖分区疲劳寿命预估方法，其特征在于：在步骤a中，通过测温试验或有限元仿真方法获得气缸盖温度场；通过应力应变测试或有限元静力学仿真分析获得气缸盖应力场。

3.根据权利要求2所述的气缸盖分区疲劳寿命预估方法，其特征在于：通过气缸盖测温试验确定底面测点，采用温度传感器确定各点温度；或通过燃烧换热分析及有限元流固耦合分析；或采用第三类换热边界条件计算，获得温度场。

4.根据权利要求1所述的气缸盖分区疲劳寿命预估方法，其特征在于，步骤c中，通过失效模式判定准则确定气缸盖疲寿预估分区：常规机械疲劳区、热疲劳区、高温机械疲劳区、热机耦合疲劳区、蠕变疲劳区。

5.根据权利要求4所述的气缸盖分区疲劳寿命预估方法，其特征在于，步骤f)中，综合各区损伤模型，拟合气缸盖不同材料区域在不同温度、不同应力周期下的S-N曲线预估气缸盖总体疲劳寿命。