【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及曲轴试验，具体为一种曲轴加速疲劳实验方法。
技术介绍
1、发动机被称作车辆的心脏，其结构设计，制造和装配是涉及多学科、多体系的复杂工程，也是设计条件和使用条件非常严苛的高精度设备。
2、曲轴作为关键的转动部件，在车辆服役过程中，发动机的运行条件是复杂和严苛的，需要满足不同工况下的可靠性和稳定性的使用要求。为提高车辆发动机的性能，保障其安全性和可靠性，首先需要提高关键转动部件如曲轴的性能，使其在严苛复杂的环境下更加稳定的运行。在发动机的正常运转过程中，由于长时间的受到反复交变负载，使其产生疲劳损伤现象，从而使曲轴固有频率下降乃至工作失效。若曲轴损坏，将对车辆的使用造成很大的影响，对发动机造成更大的损伤，更有可能导致交通事故的发生。因此，本文以车辆发动机的传动件曲轴作为研究对象，考虑平均应力效应、交变载荷间相互作用效应以及不确定性因素的影响，开展疲劳寿命预测方法研究，这对提高车辆发动机运行的可靠性和安全性，促进我国车辆事业的发展具有重要意义。
3、曲轴的加速疲劳测试实验方法有很多种方法，谐振装置在实际测试中的应用较为广泛。此方法可在一定的荷载水平下对曲轴加载，但是测试费用高，周期长。因此，在曲轴疲劳测试实验中，加速这一试验过程，并实现较高精度的对曲轴剩余寿命的预测，对提升曲轴工作的安全性以及可靠性有着重要的意义。
技术实现思路
1、因此，本专利技术的目的是提供一种曲轴加速疲劳实验方法，根据已知的曲轴固有频率实验数据，运用非线性最小二乘法建立相应寿命
2、为解决上述技术问题，根据本专利技术的一个方面，本专利技术提供了如下技术方案：
3、一种曲轴加速疲劳实验方法，其包括：
4、s1、建立曲轴固有频率随循环次数变化的经验模型：y＝aexp(bx)+cexp(dx)；
5、s2、对建立的经验模型进行改进，获得用于预测曲轴剩余寿命的递推公式：yk＝yk-1·exp(b)+cexp[d(k-1)][1-exp(b-d)]+α+v(k)，其中，yk为当前时刻观测值，α为系统固有频率衰变经验值，v(k)为过程噪声，均满足均值为0、方差为δω的标准正态分布，b、c、d为曲轴剩余寿命改进模型的参数；
6、s3、采用最小二乘法对曲轴的疲劳寿命进行预测。
7、作为本专利技术所述的一种曲轴加速疲劳实验方法的一种优选方案，其中，所述步骤s1中，建立曲轴固有频率随循环次数变化的经验模型：y＝aexp(bx)+cexp(dx)的步骤如下：
8、s101、获取曲轴固有频率随循环次数变化直到曲轴得固有频率下降到失效时的多组试验数据；
9、s102、将获得的试验数据在坐标系中绘制成实验曲轴实际的寿命曲线图；
10、s103、根据实验所得的固有频率以及曲轴固有频率随着载荷次数的增大而降低的规律和拟合误差最小原则，选取双指数经验模型。
11、作为本专利技术所述的一种曲轴加速疲劳实验方法的一种优选方案，其中，所述步骤s103中，根据实验所得的固有频率以及曲轴固有频率随着载荷次数的增大而降低的规律和拟合误差最小原则拟合误差最小原则的具体如下：
12、采用均方根误差rmse、平均绝对误差mae、平均百分比误差map和可决定系数r2作为对实验数据拟合的优劣程度的评价指标，其中rmse的值越小，模型的性能越好，拟合效果越好，确定系数的取值范围为[0,1]，其数值越接近1，则表明拟合出来的效果越好，确定系数越小，则说明其拟合结果偏差越大，均方根误差rmse、平均绝对误差mae、平均百分比误差map和可决定系数r2的计算公式分别如下：
13、
14、
15、
16、
17、上式中，yi代表第i个真实值，为原始真实数据平均值，为模型预测值，n为原始数据点数量。
18、作为本专利技术所述的一种曲轴加速疲劳实验方法的一种优选方案，其中，所述步骤s101中，获取曲轴固有频率随循环次数变化直到曲轴得固有频率下降到失效时的多组试验数据的步骤如下：在pronostia实验平台上对曲轴施加负载，每间隔一定循环次数采集同一曲轴固有频率样本数据，并记录在该对应循环次数下的频率。
19、作为本专利技术所述的一种曲轴加速疲劳实验方法的一种优选方案，其中，还包括步骤s4、采用最小二乘法对已有的疲劳试验数据进行拟合，以找出试件应力值与寿命之间的对数线性关系；
20、s5、根据拟合所得到的线性关系，选取某一低周疲劳寿命作为测定数据标出qci点，将qci点依次连接试验点并延长至该垂线，得到若干交点，取其纵坐标得到高周疲劳区曲轴应力分布情况，计算公式为：
21、
22、式中，fsi，ni，si——用第i个试件，测得的母体疲劳极限的一个估计值、载荷以及疲劳寿命；sa——qci点的应力值；na——该应力下构件的疲劳寿命值，n0为实验中指定的循环次数，试验次数大于此值的认为是永久寿命，小于此值的为有限寿命；
23、s6、依据试验数值大小，按从小到大的次序将fsi进行排列，并用中位秩fi估计不同载荷下的失效概率，中位秩的计算公式为：
24、
25、
26、式中，ik为平均失效序号，n为样本容量，j代表总的失效序号。
27、与现有技术相比，本专利技术具有的有益效果是：根据已知的曲轴固有频率实验数据，运用非线性最小二乘法建立相应寿命预测模型，对曲轴的疲劳寿命进行预测，分析实验方法的可行性和预测结果的准确性，可以降低预测的计算量，缩短预测所需要的时间，并针对非线性最小二乘法在疲劳寿命预测时存在较大误差这一突出问题，结合样本空间优化的方法拟合，对提高曲轴疲劳寿命预测精度具有良好的效果。
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1.一种曲轴加速疲劳实验方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种曲轴加速疲劳实验方法，其特征在于，所述步骤S1中，建立曲轴固有频率随循环次数变化的经验模型：y＝aexp(bx)+cexp(dx)的步骤如下：
3.根据权利要求1所述的一种曲轴加速疲劳实验方法，其特征在于，所述步骤S103中，根据实验所得的固有频率以及曲轴固有频率随着载荷次数的增大而降低的规律和拟合误差最小原则拟合误差最小原则的具体如下：
4.根据权利要求1所述的一种曲轴加速疲劳实验方法，其特征在于，所述步骤S101中，获取曲轴固有频率随循环次数变化直到曲轴得固有频率下降到失效时的多组试验数据的步骤如下：在PRONOSTIA实验平台上对曲轴施加负载，每间隔一定循环次数采集同一曲轴固有频率样本数据，并记录在该对应循环次数下的频率。
5.根据权利要求1所述的一种曲轴加速疲劳实验方法，其特征在于，还包括步骤S4、采用最小二乘法对已有的疲劳试验数据进行拟合，以找出试件应力值与寿命之间的对数线性关系；
【技术特征摘要】
1.一种曲轴加速疲劳实验方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种曲轴加速疲劳实验方法，其特征在于，所述步骤s1中，建立曲轴固有频率随循环次数变化的经验模型：y＝aexp(bx)+cexp(dx)的步骤如下：
3.根据权利要求1所述的一种曲轴加速疲劳实验方法，其特征在于，所述步骤s103中，根据实验所得的固有频率以及曲轴固有频率随着载荷次数的增大而降低的规律和拟合误差最小原则拟合误差最小原则的具体如下：
4.根据...
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