可回收汽车机械零件的剩余强度和剩余寿命评价研究

汽车零件回收再使用不但具有巨大的经济价值，还可以节约资源、能源和减少环境污染。回收零件再使用前必须进行剩余强度和剩余寿命等方面的技术评价，但现有的评价理论和方法过多地考虑载荷的损伤，不考虑强化，评价结果过于保守，不利于回收再利用。本项目基于疲劳累积损伤理论，以汽车回收再使用机械零件为对象，进行疲劳试验和典型机械性能测试，深入研究基于强度特征（即充分考虑载荷的强化和损伤）的回收零件剩余强度和剩余寿命的变化规律和特征，主要包括建立使用条件和试验条件下汽车零件剩余强度之间的关系，基于强度特性的剩余强度与剩余寿命之间的关系，表征剩余强度和剩余寿命的最佳特征参数，基于强度特性的剩余强度耐久性与可靠性模型，基于典型机械性能变化的剩余强度和剩余寿命无损评价方法和模型，探索剩余强度和剩余寿命的演化机理等。本项目的研究是汽车机械零部件可回收性技术评价的理论基础，也为其它机械零件的可回收性技术评价提供参考。

国家中长期科技规划明确提出再制造基础理论和再制造技术优先发展，再制造产业被国家列为战略性新兴产业。再制造基础理论的前沿之一是探索再使用零件的剩余寿命预测理论和技术，揭示产品寿命演化规律的科学本质。本项目充分考虑载荷的强化和损伤，研究报废汽车零件可回收性评价理论和方法，把可回收零件的剩余强度和剩余寿命有机的联系起来，这本身就是疲劳理论研究上的扩展和延伸。.项目的主要内容包括建立使用条件和试验条件下汽车零件剩余强度之间的关系、基于强度特性的剩余强度与剩余寿命之间的关系，表征剩余强度和剩余寿命的最佳特征参数，构建基于强度特性的剩余强度耐久性与可靠性模型、基于典型机械性能变化的剩余强度和剩余寿命无损评价方法和模型，探索剩余强度和剩余寿命的演化机理等。.项目以经过工艺热处理强化的材料试样和汽车零件为对象，主要研究成果包括：热处理强化使材料的强度、硬度、S-N曲线等发生了巨大变化，零件的力学特性不能通过材料的力学特性进行简单估算；强化和损伤过程中剩余强度、剩余刚度及硬度等的变化趋势以及疲劳极限以下小载荷的强化机理；扭转断裂断口形状、断口处硬度、剩余强度和剩余刚度等之间的相互关系；基于载荷的强化和损伤，提出了具有强化效应的汽车零部件磨合规范制定方法和基于强化和损伤的动态强度演化的疲劳累积损伤模型，并以移动S-N曲线实现动态强度演化过程。.项目以回收的桑塔纳轿车传动轴为对象，进行了可回收性评价研究，主要研究成果包括：使用过程中等速万向传动轴总成相互配合零件及受力运动部件的磨损变化特征；使用过程中等速万向传动中间轴的关键部位硬度、动态特性和静强度的变化特征；结合磨损试验、模态试验、硬度试验和强度试验的结果制定出桑塔纳轿车等速万向传动轴总成的可回收性评价规范，即正常报废汽车的等速万向传动轴总成中，中间轴可以直接回收再使用，滑移端外套、保持架和内套根据磨损情况判断，固定端外套需要再制造使用，其它辅助零件材料回收；中间轴可回收性评价研究过程中发现，现有等速万向传动中间轴强度匹配设计很不合理，强度富裕很大，具有很高的轻量化潜能。.项目成果应用包括：基于强度特征对中间进行了合理设计，提出了变截面变厚度空心中间轴的轻量化设计，试验结果表明，新设计的中间轴可减重50%；基于等速万向传动轴可回收性成果，提出了徐工研究院液压油缸的可回收性评价规程和方法。