CN106404649A - 一种橡胶材料产品寿命预测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种橡胶材料产品寿命预测方法，涉及产品寿命计算技术领域。所述橡胶材料产品寿命预测方法，包含以下内容：计算橡胶材料产品由于温度影响导致的位移变化量；计算所述橡胶材料产品由于存储空间的湿度影响导致的腐蚀深度；计算所述橡胶材料产品在初始装配应力作用下产生的位移变化量；计算所述橡胶材料产品的厚度变化量；计算所述橡胶材料产品的剩余寿命。本发明的优点是：本发明能够计算出橡胶材料产品的剩余寿命，为橡胶材料产品的检查及更换提供了依据，减少了产品的拆装次数，有利于提高设备检查工作效率及维持设备的装配精度，从而保证设备的性能。另外，降低了橡胶材料产品的更换，提高了产品市盈率，节约了资源。

Description

一种橡胶材料产品寿命预测方法

技术领域

本发明涉及产品寿命计算技术领域，具体涉及一种橡胶材料产品寿命预测方法。

背景技术

为了保证无人机的飞行安全及工作性能，需要预测无人机的储存时间。特别是对于橡胶材料产品，由于橡胶材料产品无人机部件组装完成后，橡胶材料产品会受到初始装配应力的挤压而发生变形，还会受到储存空间的湿度影响及温度影响。无人机整机装配完成后，对于橡胶材料产品同样会遇到这些问题。在现有技术中，对于橡胶材料产品只能通过定期检查，提前更换，目前还没有一种有效的方式能够预测橡胶材料产品的剩余寿命。这样不仅增加了机检人员的工作量，而且反复拆装会对无人机的装配精度产生影响，进而影响无人机的性能。另外，提前更换橡胶产品也会造成资源的浪费。

发明内容

本发明的目的是提供一种橡胶材料产品寿命预测方法，以解决或至少减轻背景技术中所存在的至少一处的问题。

本发明的技术方案是：提供一种橡胶材料产品寿命预测方法，包含以下内容：

计算橡胶材料产品由于温度影响导致的位移变化量λ_wd；

计算所述橡胶材料产品由于存储空间的湿度影响导致的腐蚀深度λ_sd；

计算所述橡胶材料产品在初始装配应力作用下产生的位移变化量λ_n；

计算所述橡胶材料产品的厚度变化量λ，λ＝λ_n+λ_wd+λ_sd；

计算所述橡胶材料产品的剩余寿命N，其中，a,b,c为仿真参数。

优选地，根据所述橡胶材料产品的剩余寿命N，计算在所述存储环境下的材料损伤扩散方程，

其中，K＝-0.32,n为时间跨度,N剩余寿命，R为综合应力比；

R＝R_zh+R_wd,

其中，R_wd为温度场对应的载荷应力比，R_zh为装配载荷应力比，P_zh为自身应力载荷；

计算所述橡胶材料产品的材料损伤扩散后的寿命参数ξ，

ξ(n)＝ξ₀[1-D(n)]，

其中，ξ₀为寿命参数初始值；

规定所述橡胶材料产品的标准寿命为n，0≤n≤N-1，所述橡胶材料产品的剩余厚度为：σ₀(n+1)＝σ₀-λ_sd-(1-ξ(n))σ₀，

其中，σ₀为橡胶材料产品初始厚度；σ₀(n+1)为第n+1年的橡胶材料产品初始厚度；λ_sd为腐蚀深度；ξ(n)为第n年寿命参数。

优选地，所述橡胶材料产品由于温度影响导致的位移变化量

λ_wd＝α·σ₀(n)·T

式中，α为材料膨胀系数；

σ₀(n)为第n年的橡胶材料产品的初始厚度；

T为橡胶材料产品的存储环境温度；

λ_wd为橡胶材料产品由于温度影响导致的位移变化量。

优选地，所述橡胶材料产品由于存储空间的湿度影响导致的腐蚀深度为

λ_sd＝Me^-mH+Ne^nH

式中，M,N,m,n为仿真参数；H为橡胶材料产品储存环境的相对湿度。

本发明的优点在于：本发明提供了一种橡胶材料产品寿命预测方法，能够在考虑橡胶材料产品初始装配应力、储存环境温度及储存环境湿度影响的条件下，计算出橡胶材料产品的剩余寿命，为设备橡胶材料产品的检查及更换提供了依据，减少了设备的拆装次数，有利于提高设备检查工作效率及维持设备的装配精度，从而保证设备的性能。另外，降低了橡胶材料产品的更换，提高了产品市盈率，节约了资源。可有效避免因橡胶材料产品而导致的设备故障，有利于提高设备的整机寿命。

具体实施方式

为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面对本发明的实施例进行详细说明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

一种橡胶材料产品寿命预测方法，包含以下内容，计算橡胶材料产品由于温度影响导致的位移变化量λ_wd；在本实施例中，橡胶材料产品由于温度影响导致的位移变化量λ_wd的具体计算方法为

λ_wd＝α·σ₀(n)·T

式中，α为材料膨胀系数；

σ₀(n)为第n年的橡胶材料产品的初始厚度；

T为橡胶材料产品的存储环境温度；

λ_wd为橡胶材料产品由于温度影响导致的位移变化量。

计算所述橡胶材料产品由于存储空间的湿度影响导致的腐蚀深度λ_sd；在本实施例中，橡胶材料产品由于存储空间的湿度影响导致的腐蚀深度为

λ_sd＝Me^-mH+Ne^nH

式中，M,N,m,n为仿真参数，仿真参数是由实验数据回归分析给出的；H为橡胶材料产品储存环境的相对湿度。

计算所述橡胶材料产品在初始装配应力作用下产生的位移变化量λ_n；在本实施例中，根据橡胶垫产品性能，通过仿真软件，计算橡胶材料产品在初始装配应力下的位移量λ_n。

计算所述橡胶材料产品的厚度变化量λ，λ＝λ_n+λ_wd+λ_sd；

计算所述橡胶材料产品的剩余寿命N，其中，a,b,c为仿真参数，仿真参数是由实验数据回归分析给出的。

在本实施例中，根据所述橡胶材料产品的剩余寿命N，计算在所述存储环境下的材料损伤扩散方程，

其中，K＝-0.32,n为时间跨度,N剩余寿命，R为综合应力比；

R＝R_zh+R_wd,

其中，R_wd为温度场对应的载荷应力比，R_zh为装配载荷应力比，P_zh为自身应力载荷；

计算所述橡胶材料产品的材料损伤扩散后的寿命参数ξ，

ξ(n)＝ξ₀[1-D(n)]，

其中，ξ₀为寿命参数初始值；

规定所述橡胶材料产品的标准寿命为n，0≤n≤N-1，所述橡胶材料产品的剩余厚度为：σ₀(n+1)＝σ₀-λ_sd-(1-ξ(n))σ₀，

其中，σ₀为橡胶材料产品初始厚度；σ₀(n+1)为第n+1年的橡胶材料产品初始厚度；λ_sd为腐蚀深度；ξ(n)为第n年寿命参数。

具体的，假设某橡胶垫初始厚度为σ₀＝10，在存储温度20摄氏度，存储湿度20％，初始装配应力为80MP的情况下，寿命参数ξ<0.8时，橡胶垫故障。预测该情况下产品存储寿命。

根据橡胶垫产品性能，通过仿真软件，可以计算橡胶垫在初始装配应力下的位移量λ_n＝1.1604，材料膨胀系数为α＝-6.9×10^-5，计算可得：

λ_wd＝α·σ₀(n)·T＝-0.2021；

根据仿真结果，橡胶材料产品因存储空间的湿度影响导致的腐蚀深度为：

λ_sd＝Me^-mH+Ne^nH＝0.3e^-20H+0.006e^0.04H＝0.0116；

考虑自身装配应力的典型材料在温度影响下产生的位移偏移量与湿度影响下的腐蚀平均深度综合在一起得到材料厚度变化量：

λ＝λ_n+λ_wd+λ_sd＝0.9699；

在外部环境条件确定情况下，仿真参数为a＝54；b＝1.174；c＝0.06636，可以得总剩余寿命为：

装配载荷应力比R_zh＝P_zh/100＝80/100＝0.8；

温度场对应的载荷应力比

综合应力比R＝R_zh+R_wd＝0.8-0.14＝0.66；

取K＝-0.32，

假设n的时间跨度为N，即直接求解，寿命参数ξ>0.8，则n＝10.07年，如果为了精确求解，可以缩短n的时间跨度，如每年计算一次(如可根据检测周期进行确定)，根据公式σ₀(n+1)＝σ₀-λ_sd-(1-ξ(n))σ₀，更新每次计算的初始厚度，进而估计材料的寿命。可以求解得n＝10年，即需要十年后更换该器件。

本发明提供了一种橡胶材料产品寿命预测方法，能够在考虑橡胶材料产品初始装配应力、储存环境温度及储存环境湿度影响的条件下，计算出橡胶材料产品的剩余寿命，为无人机橡胶材料产品的检查及更换提供了依据，减少了无人机的拆装次数，有利于提高无人机检查工作效率及维持无人机的装配精度，从而保证无人机的性能。另外，降低了橡胶材料产品的更换，提高了产品市盈率，节约了资源。可有效避免因橡胶材料产品而导致的无人机故障，有利于提高无人机的整机寿命

最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (4)

1.一种橡胶材料产品寿命预测方法，其特征在于，

计算橡胶材料产品由于温度影响导致的位移变化量λ_wd；

计算所述橡胶材料产品由于存储空间的湿度影响导致的腐蚀深度λ_sd；

计算所述橡胶材料产品在初始装配应力作用下产生的位移变化量λ_n；

计算所述橡胶材料产品的厚度变化量λ，λ＝λ_n+λ_wd+λ_sd；

计算所述橡胶材料产品的剩余寿命N，其中，a,b,c为仿真参数。

2.如权利要求1所述的橡胶材料产品寿命预测方法，其特征在于：根据所述橡胶材料产品的剩余寿命N，计算在所述存储环境下的材料损伤扩散方程，

$D\left(n\right)=1-\frac{1}{1-\frac{K}{R}\lg (1-\frac{n}{N})},$

其中，K＝-0.32,n为时间跨度,N剩余寿命，R为综合应力比；

R＝R_zh+R_wd,R_zh＝P_zh/100,

其中，R_wd为温度场对应的载荷应力比，R_zh为装配载荷应力比，P_zh为自身应力载荷；

计算所述橡胶材料产品的材料损伤扩散后的寿命参数ξ，

ξ(n)＝ξ₀[1-D(n)]，

其中，ξ₀为寿命参数初始值；

规定所述橡胶材料产品的标准寿命为n，0≤n≤N-1，所述橡胶材料产品的剩余厚度为：σ₀(n+1)＝σ₀-λ_sd-(1-ξ(n))σ₀，

其中，σ₀为橡胶材料产品初始厚度；σ₀(n+1)为第n+1年的橡胶材料产品初始厚度；λ_sd为腐蚀深度；ξ(n)为第n年寿命参数。

3.如权利要求1所述的橡胶材料产品寿命预测方法，其特征在于：所述橡胶材料产品由于温度影响导致的位移变化量

λ_wd＝α·σ₀(n)·T

式中，α为材料膨胀系数；

σ₀(n)为第n年的橡胶材料产品的初始厚度；

T为橡胶材料产品的存储环境温度；

λ_wd为橡胶材料产品由于温度影响导致的位移变化量。

4.如权利要求1所述的橡胶材料产品寿命预测方法，其特征在于：所述橡胶材料产品由于存储空间的湿度影响导致的腐蚀深度为

λ_sd＝Me^-mH+Ne^nH

式中，M,N,m,n为仿真参数；H为橡胶材料产品储存环境的相对湿度。