离心泵叶轮轴疲劳特性分析研究开题报告

1. 本选题研究的目的及意义

随着工业技术的不断发展，离心泵作为一种重要的流体输送设备，在石油、化工、电力等领域得到了广泛应用。

叶轮轴作为离心泵的核心部件之一，长期承受着交变的流体动力和机械载荷，容易产生疲劳损伤，进而引发安全事故。

因此，对离心泵叶轮轴疲劳特性进行深入研究，对于提高叶轮轴的疲劳强度、延长其使用寿命、保障设备安全运行具有重要的现实意义。

2. 本选题国内外研究状况综述

1. 国内研究现状

国内学者在离心泵叶轮轴疲劳特性方面开展了一系列研究工作，并取得了一定的成果。

例如，部分学者利用有限元方法对叶轮轴进行了疲劳寿命预测，分析了不同载荷和材料参数对疲劳寿命的影响；还有学者研究了叶轮轴表面强化处理对疲劳强度的影响，并提出了一些有效的强化措施。

3. 本选题研究的主要内容及写作提纲

本选题的主要研究内容包括：1.对离心泵叶轮轴的结构特点、工作环境和受力情况进行分析，建立叶轮轴的有限元模型。

2.对叶轮轴进行疲劳理论分析，确定其疲劳极限、疲劳寿命等关键参数，并分析影响叶轮轴疲劳强度的主要因素。

3.利用有限元软件对叶轮轴进行疲劳特性模拟分析，研究不同工况下叶轮轴的应力分布、疲劳寿命和损伤演化规律。

4. 研究的方法与步骤

本研究将采用理论分析、数值模拟和实验验证相结合的方法，对离心泵叶轮轴的疲劳特性进行系统研究。

首先，通过查阅相关文献资料，了解国内外在离心泵叶轮轴疲劳特性方面的研究现状，并收集相关数据。

然后，根据叶轮轴的实际结构和工作环境，建立叶轮轴的三维有限元模型，并进行网格划分和边界条件设置。

5. 研究的创新点

本研究的创新点在于：1.将建立一种考虑流固耦合作用的叶轮轴疲劳特性分析方法，更加真实地模拟叶轮轴的实际工作状态，提高疲劳寿命预测的准确性。

2.将探索一种基于机器学习的叶轮轴疲劳寿命预测方法，利用机器学习算法建立叶轮轴疲劳寿命与影响因素之间的关系模型，以提高疲劳寿命预测的效率和精度。

3.将提出一种基于拓扑优化的叶轮轴轻量化设计方案，在保证叶轮轴疲劳强度的同时，尽可能地降低叶轮轴的重量，以提高离心泵的运行效率。

6. 计划与进度安排

第一阶段 （2024.12~2024.1）确认选题，了解毕业论文的相关步骤。

第二阶段（2024.1~2024.2）查询阅读相关文献，列出提纲

第三阶段（2024.2~2024.3）查询资料，学习相关论文

7. 参考文献（20个中文5个英文）

1. 陈进,李云龙,张晓宇,等.基于流固耦合的离心泵叶轮轴系振动特性分析[j].排灌机械工程学报,2022,40(01):89-96.

2. 张洪波,宋守许,王乐勤,等.基于响应面法的离心泵叶轮轴疲劳寿命优化[j].排灌机械工程学报,2021,39(12):1408-1416.

3. 张鑫,刘宏昭,李晓莹,等.基于改进pso算法的离心泵叶轮多目标轻量化设计[j].排灌机械工程学报,2021,39(03):305-311.