科创中国
一种二维表面形貌应力集中系数及疲劳缺口系数测量方法
发布时间: 2022-11-17
来源: 科技服务团
基本信息
合作方式：
技术服务
成果类型：
发明专利
行业领域：
新能源及节能技术
成果介绍
本项目属于机械制造、精密仪器测量和产品强度与疲劳设计三个领域的结合，针对表面粗糙度引起的应力集中及其对构件疲劳性能的评估，提出了一种基于解析法预测轴对称圆棒试件在拉压载荷作用下的表面形貌各点应力集中系数及粗糙试件疲劳缺口系数的预测方法，并将该功能模块嵌入到现有探针式二维表面粗糙度测量仪中，使其除了获得零件二维表面形貌几何信息外，还可以得到零件表面形貌表面各点的应力集中系数信息和疲劳缺口系数信息。其中应力集中系数反映了零件表面形貌各点在边界载荷作用下的应力状态；参照镜面抛光试件的疲劳极限，表面形貌疲劳缺口系数可用于预测该加工工艺下零件的疲劳极限。该样机的研制达到了从零件表面几何信息测量上升到零件表面应力集中力学信息及零件疲劳强度评估的跨越。该发明专利对指导产品设计、优化加工工艺（汽车、航天、机械等诸多领域）起到直接显著地帮助。
成果亮点
成果亮点*（500字以内）
本发明专利经过大量的理论公式推导，建立了二维轴对称表面形貌在拉压载荷作用下的应力集中系数解析解，结合材料参数，可实现二维表面形貌的疲劳缺口系数，从而为产品的疲劳可靠性评估提供了快速分析手段。该项技术实现了从表面形貌几何信息到表面应力状态的跨越，完成了构件表面加工质量与零件服役寿命预测之间的定量关联。该项技术理论基础夯实，然而该项目的产品实现在国内外尚属空白，该项目的产业化落地具有广阔的市场空间。
关键点：二维表面形貌的傅里叶表征及重构，以及二维表面形貌应力集中系数及疲劳缺口系数的的计算方法
采用该二维表面形貌应力集中系数及疲劳缺口系数测量仪，可以根据零件实测的二维表面形貌，分析表面形貌各个缺口的应力集中系数及疲劳缺口系数，便于直观定量的评估二维表面形貌的应力状态及其对零件疲劳性能的影响，为产品的强度设计及疲劳性能评估提供了便捷的分析手段。
团队介绍
深圳职业技术学院魅影方程式赛车队依托中国汽车工程学会主办的中国大学生方程式系列赛事(简称FSC)”，以培养汽车工程技术人才为目标，于2017年成立。车队成员主要来自深圳职业技术学院汽车与交通学院、机电学院、电子与信息学院多个学院，现已发展成为集赛车设计、制造、维修、营销、自媒体等汽车前后端市场为一体的学生创新创业组织。在学校及企业的大力支持下，拥有仿真工作室、设计工作室、汽车环境试验舱、电磁兼容试验室、电机实验室、加工车间、方程式赛车宣传平台，拥有四轴汽车测功机、3D打印机、数控机床、线切割机、铣床、钻床等完整测试加工设备。
成果资料
产业化落地方案
成果综合评价报告
评价单位：“科创中国”智能网联汽车产教融合产业科技服务团 (中国汽车工程学会) 评价时间：2022-11-23
董杰
中国汽车工程学会
项目主管
综合评价
该项目的产品实现在国内外尚属空白，该项目的产业化落地具有广阔的市场空间。对机械疲劳的客观评价有一定的引领性作用，技术创新性很强，产业应用领域巨大，具有很好的推广效应。
但该项目是基于理论公式推导，是结合数据以及材料参数的理论性的结果，并未经过大量的实验验证，不同原材料的疲劳系数是否如推导中的结果相符仍需要大量的验证。
总体而言，该项目技术思路方向很好，市场空间大，有利于当前政策要求，但转化成熟度一般，仍需在不同领域实验验证。建议分不同领域、金属原材料以及不同工况下进行验证，确保项目的结果反应真实情况。
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