本發(fā)明涉及信息，尤其涉及一種基于目標(biāo)檢測的發(fā)動機(jī)內(nèi)部損傷識別方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、發(fā)動機(jī)缸體是發(fā)動機(jī)的核心部件之一，其作為燃燒室和氣缸套的支撐結(jié)構(gòu)，需要承受高溫、高壓等惡劣工況。在長期的使用過程中，缸體內(nèi)部易產(chǎn)生裂紋，嚴(yán)重影響發(fā)動機(jī)性能。裂紋的產(chǎn)生和擴(kuò)展是一個漸進(jìn)的過程，初期裂紋尺寸較小，對發(fā)動機(jī)性能影響不大，但隨著使用時間的延長，在交變應(yīng)力的作用下裂紋會逐漸擴(kuò)展，當(dāng)裂紋尺寸達(dá)到一定程度時，會導(dǎo)致冷卻液滲漏、氣缸壓力下降等故障，嚴(yán)重時甚至?xí)鸶左w斷裂，給發(fā)動機(jī)造成毀滅性的損壞。針對缸體裂紋漸進(jìn)性擴(kuò)展這一特點(diǎn)，亟需建立一種能夠量化評估裂紋擴(kuò)展程度的檢測方法，提升裂紋檢測與識別的精度。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供了一種基于目標(biāo)檢測的發(fā)動機(jī)內(nèi)部損傷識別方法，主要包括：

2、根據(jù)發(fā)動機(jī)缸體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和故障模式，對高溫高壓、熱機(jī)耦合載荷典型工況，通過有限元分析獲取不同工況下的熱應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力分布；

3、采用漸進(jìn)式損傷量化檢測方法，在發(fā)動機(jī)缸體表面布置壓電傳感器陣列，激發(fā)和接收不同模態(tài)的超聲導(dǎo)波信號，獲取裂紋擴(kuò)展過程中的聲發(fā)射信號幅值，若聲發(fā)射信號幅值超過預(yù)設(shè)閾值，則判斷裂紋處于失穩(wěn)擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)，確定裂紋失穩(wěn)臨界長度與裂紋尺寸；

4、通過合成孔徑聚焦算法處理超聲導(dǎo)波信號，結(jié)合缸體三維幾何模型和導(dǎo)波傳播特性，重構(gòu)裂紋的三維形貌，并確定裂紋擴(kuò)展速率以分析缸體裂紋擴(kuò)展；

5、獲取發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速、負(fù)荷、溫度工況參數(shù)，根據(jù)不同工況下的熱應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力分布，得到不同工況組合下的疲勞載荷譜，包括應(yīng)力幅值、應(yīng)力比和循環(huán)次數(shù)，若裂紋擴(kuò)展速率超過預(yù)設(shè)閾值，則判斷該工況組合為加速裂紋擴(kuò)展的高風(fēng)險工況；

6、結(jié)合斷裂韌性的材料力學(xué)性能參數(shù)，根據(jù)裂紋尺寸、裂紋擴(kuò)展速率和高風(fēng)險工況參數(shù)，預(yù)測在給定工況下缸體的剩余使用壽命；

7、結(jié)合缸體裂紋擴(kuò)展分析結(jié)果與缸體的剩余使用壽命結(jié)合分析，設(shè)置裂紋尺寸、擴(kuò)展速率和高風(fēng)險工況的預(yù)警閾值，當(dāng)監(jiān)測參數(shù)超出閾值時，生成警報信息，提示采取相應(yīng)的檢修和維護(hù)措施，避免裂紋進(jìn)入裂紋快速擴(kuò)展階段；

8、根據(jù)裂紋失穩(wěn)臨界長度、缸體裂紋擴(kuò)展分析結(jié)果以及高風(fēng)險工況判斷結(jié)果，優(yōu)化發(fā)動機(jī)運(yùn)行工況，降低高風(fēng)險工況的出現(xiàn)頻率，延長缸體的使用壽命，提升裂紋檢測與識別的精度。

9、本發(fā)明提供了一種基于目標(biāo)檢測的發(fā)動機(jī)內(nèi)部損傷識別系統(tǒng)，主要包括：

10、有限元分析模塊，用于分析缸體在不同工況下的熱應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力分布；

11、超聲導(dǎo)波檢測模塊，用于監(jiān)測裂紋擴(kuò)展過程中的聲發(fā)射信號幅值，判斷裂紋狀態(tài)；

12、裂紋重構(gòu)模塊，用于重構(gòu)裂紋三維形貌，確定裂紋擴(kuò)展速率及分析擴(kuò)展行為；

13、疲勞載荷譜模塊，用于根據(jù)工況參數(shù)獲取疲勞載荷譜，識別高風(fēng)險工況；

14、壽命預(yù)測模塊，用于結(jié)合裂紋擴(kuò)展速率和工況參數(shù)，預(yù)測缸體剩余使用壽命；

15、預(yù)警與優(yōu)化模塊，用于監(jiān)測參數(shù)超出閾值時生成警報，優(yōu)化工況以延長缸體壽命。

16、本發(fā)明實施例提供的技術(shù)方案可以包括以下有益效果：

17、本發(fā)明公開了一種基于目標(biāo)檢測的發(fā)動機(jī)內(nèi)部損傷識別方法及系統(tǒng)。該方法通過有限元分析獲取不同工況下缸體的應(yīng)力分布，利用壓電傳感器陣列采集超聲導(dǎo)波和聲發(fā)射信號，重構(gòu)裂紋三維形貌并分析其擴(kuò)展過程。結(jié)合工況參數(shù)和應(yīng)力分布，生成疲勞載荷譜并識別高風(fēng)險工況?；诹鸭y尺寸、擴(kuò)展速率和材料性能，預(yù)測缸體剩余壽命。通過設(shè)置預(yù)警閾值，及時提示檢修維護(hù)。最后優(yōu)化運(yùn)行工況，降低高風(fēng)險工況頻率，延長使用壽命。本發(fā)明實現(xiàn)了對發(fā)動機(jī)缸體裂紋的全面監(jiān)測與壽命預(yù)測，提高了裂紋檢測精度和缸體可靠性，為發(fā)動機(jī)安全運(yùn)行提供了有力保障。

技術(shù)特征：

1.一種基于目標(biāo)檢測的發(fā)動機(jī)內(nèi)部損傷識別方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)發(fā)動機(jī)缸體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和故障模式，對高溫高壓、熱機(jī)耦合載荷典型工況，通過有限元分析獲取不同工況下的熱應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力分布，包括:

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述采用漸進(jìn)式損傷量化檢測方法，在發(fā)動機(jī)缸體表面布置壓電傳感器陣列，激發(fā)和接收不同模態(tài)的超聲導(dǎo)波信號，獲取裂紋擴(kuò)展過程中的聲發(fā)射信號幅值，若聲發(fā)射信號幅值超過預(yù)設(shè)閾值，則判斷裂紋處于失穩(wěn)擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)，確定裂紋失穩(wěn)臨界長度與裂紋尺寸，包括:

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述通過合成孔徑聚焦算法處理超聲導(dǎo)波信號，結(jié)合缸體三維幾何模型和導(dǎo)波傳播特性，重構(gòu)裂紋的三維形貌，并確定裂紋擴(kuò)展速率以分析缸體裂紋擴(kuò)展，包括:

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述獲取發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速、負(fù)荷、溫度工況參數(shù)，根據(jù)不同工況下的熱應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力分布，得到不同工況組合下的疲勞載荷譜，包括應(yīng)力幅值、應(yīng)力比和循環(huán)次數(shù)，若裂紋擴(kuò)展速率超過預(yù)設(shè)閾值，則判斷該工況組合為加速裂紋擴(kuò)展的高風(fēng)險工況，包括:

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述結(jié)合斷裂韌性的材料力學(xué)性能參數(shù)，根據(jù)裂紋尺寸、裂紋擴(kuò)展速率和高風(fēng)險工況參數(shù)，預(yù)測在給定工況下缸體的剩余使用壽命，包括:

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述結(jié)合缸體裂紋擴(kuò)展分析結(jié)果與缸體的剩余使用壽命結(jié)合分析，設(shè)置裂紋尺寸、擴(kuò)展速率和高風(fēng)險工況的預(yù)警閾值，當(dāng)監(jiān)測參數(shù)超出閾值時，生成警報信息，提示采取相應(yīng)的檢修和維護(hù)措施，避免裂紋進(jìn)入裂紋快速擴(kuò)展階段，包括:

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)裂紋失穩(wěn)臨界長度、缸體裂紋擴(kuò)展分析結(jié)果以及高風(fēng)險工況判斷結(jié)果，優(yōu)化發(fā)動機(jī)運(yùn)行工況，降低高風(fēng)險工況的出現(xiàn)頻率，延長缸體的使用壽命，提升裂紋檢測與識別的精度，包括:

9.一種基于目標(biāo)檢測的發(fā)動機(jī)內(nèi)部損傷識別系統(tǒng),其特征在于，所述系統(tǒng)包括：

技術(shù)總結(jié)
本申請?zhí)峁┮环N基于目標(biāo)檢測的發(fā)動機(jī)內(nèi)部損傷識別方法及系統(tǒng)，包括：根據(jù)發(fā)動機(jī)缸體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和故障模式，對高溫高壓、熱機(jī)耦合載荷典型工況，通過有限元分析獲取不同工況下的熱應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力分布；通過合成孔徑聚焦算法處理超聲導(dǎo)波信號，結(jié)合缸體三維幾何模型和導(dǎo)波傳播特性，重構(gòu)裂紋的三維形貌，并確定裂紋擴(kuò)展速率以分析缸體裂紋擴(kuò)展；結(jié)合斷裂韌性的材料力學(xué)性能參數(shù)，根據(jù)裂紋尺寸、裂紋擴(kuò)展速率和高風(fēng)險工況參數(shù)，預(yù)測在給定工況下缸體的剩余使用壽命；根據(jù)裂紋失穩(wěn)臨界長度、缸體裂紋擴(kuò)展分析結(jié)果以及高風(fēng)險工況判斷結(jié)果，優(yōu)化發(fā)動機(jī)運(yùn)行工況，降低高風(fēng)險工況的出現(xiàn)頻率，延長缸體的使用壽命，提升裂紋檢測與識別的精度。

技術(shù)研發(fā)人員：邢洪瑞,劉延,何嘉,熊珂嬋,尹子豪
受保護(hù)的技術(shù)使用者：重慶航天職業(yè)技術(shù)學(xué)院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/10