[發(fā)明專(zhuān)利]一種在役機(jī)械裝備結(jié)構(gòu)疲勞狀態(tài)估算方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110414705.4
• 申請(qǐng)日: 2011-12-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102680258A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-09-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李濟(jì)順;薛玉君;隋新;劉春陽(yáng);馬偉;劉紅彬
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 河南科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01M99/00
• 分類(lèi)號(hào): G01M99/00
• 代理公司: 鄭州睿信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 41119
• 代理人: 陳浩

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種在役機(jī)械裝備結(jié)構(gòu)疲勞狀態(tài)估算方法，屬于機(jī)械強(qiáng)度測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域。?

背景技術(shù)

在工程應(yīng)用中，循環(huán)載荷導(dǎo)致的損傷以至破壞是結(jié)構(gòu)失效的重要原因之一。在循環(huán)載荷作用下，機(jī)械結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生疲勞破壞，疲勞破壞的實(shí)質(zhì)是一個(gè)累積損傷過(guò)程。由于機(jī)械結(jié)構(gòu)的材料性能固有的離散性以及載荷的隨機(jī)性，在役機(jī)械裝備結(jié)構(gòu)是否會(huì)發(fā)生疲勞破壞是一個(gè)不確定的事件，所以從概率與統(tǒng)計(jì)的角度對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)的疲勞狀態(tài)進(jìn)行測(cè)量和評(píng)估是十分有價(jià)值的。目前，通常是在實(shí)驗(yàn)室條件下建立試驗(yàn)條件可控的試驗(yàn)裝置及模型來(lái)評(píng)估材料的疲勞損傷規(guī)律，尚缺乏有效的在役機(jī)械裝備結(jié)構(gòu)疲勞狀態(tài)的估算方法。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對(duì)目前還沒(méi)有一種行之有效的能夠估算在役機(jī)械裝備結(jié)構(gòu)疲勞狀態(tài)的方法，從而提出一種在役機(jī)械裝備結(jié)構(gòu)疲勞狀態(tài)估算方法。?

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題而提出一種在役機(jī)械裝備結(jié)構(gòu)疲勞狀態(tài)的估算方法，該估算方法的具體步驟如下：?

1）選擇能夠反映在役機(jī)械裝備工作狀態(tài)的參數(shù)，作為具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義上的廣義載荷F，該廣義載荷F的統(tǒng)計(jì)量S(F)與應(yīng)力σ的統(tǒng)計(jì)量S(σ)有對(duì)應(yīng)關(guān)系；

2）確定該廣義載荷F的最小統(tǒng)計(jì)區(qū)間T_min，使得F的均值E(F)和方差D(F)不變；

3）針對(duì)與該廣義載荷相對(duì)應(yīng)的關(guān)鍵部位應(yīng)變?chǔ)艤y(cè)量數(shù)據(jù)序列，用最小統(tǒng)計(jì)區(qū)間T_min生成一組應(yīng)變的均值序列U_ε；

4）計(jì)算得出當(dāng)量彈性模量E_eq序列，通過(guò)當(dāng)量彈性模量E_eq序列表征該處材料彈性模量的變化；

5）根據(jù)當(dāng)量彈性模量E_eq序列，確定當(dāng)量彈性模量曲線(xiàn)的斜率；

6）利用當(dāng)量彈性模量曲線(xiàn)的斜率，估算出該機(jī)械裝備結(jié)構(gòu)的疲勞狀態(tài)。如果當(dāng)量彈性模量曲線(xiàn)的斜率在0值附近，則該機(jī)械裝備結(jié)構(gòu)沒(méi)有發(fā)生疲勞；如果斜率超出了一定的范圍，則表明該機(jī)械裝備結(jié)構(gòu)沒(méi)有發(fā)生疲勞，斜率發(fā)生突變的時(shí)間點(diǎn)就是該在役機(jī)械裝備結(jié)構(gòu)關(guān)鍵部位開(kāi)始出現(xiàn)疲勞的時(shí)間點(diǎn)。

所述的步驟2）具體包括如下步驟：?

a）按照一定的時(shí)間間隔對(duì)廣義載荷進(jìn)行采樣，得到廣義載荷序列（F={f₁,?f₂,?…,?f_i,?…,?f_n}；

b）根據(jù)得到的廣義載荷序列構(gòu)造兩個(gè)新的序列U_f和S_f，U_f和S_f分別為廣義載荷序列的均值序列和方差序列；

c）用t檢驗(yàn)和χ²檢驗(yàn)分別對(duì)序列U_f和S_f的均值和方差做穩(wěn)定性檢驗(yàn),使序列U_f和S_f的均值和方差都穩(wěn)定的統(tǒng)計(jì)區(qū)間T的最小取值，從而確定最小統(tǒng)計(jì)區(qū)間T_min。

所述的步驟3）中的關(guān)鍵部位應(yīng)變?chǔ)艤y(cè)量數(shù)據(jù)序列的時(shí)間間隔應(yīng)該與廣義載荷序列的時(shí)間間隔一致；?

所述的步驟4)中的當(dāng)量彈性模量E_eq序列的計(jì)算公式為：E_eq={E_eq1,?E_eq2,?…,?E_eqi,?…,?E_eqm}_m=n-Tmin，?E_eqi＝μ_fi/μ_εi，其中μ_fi為廣義載荷F的均值，μ_εi為關(guān)鍵部位應(yīng)變?chǔ)诺木怠?/p>

所述的能夠反映在役機(jī)械裝備工作狀態(tài)的參數(shù)為工作載荷、裝備的耗電量、產(chǎn)量、功率。?

本發(fā)明的有益效果是:?本發(fā)明通過(guò)建立機(jī)械結(jié)構(gòu)關(guān)鍵部位應(yīng)變與反映機(jī)械裝備工作狀態(tài)參數(shù)之間的具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義上的關(guān)聯(lián)關(guān)系，獲得機(jī)械結(jié)構(gòu)材料彈性模量的具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義上的變化，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)在役機(jī)械結(jié)構(gòu)疲勞狀態(tài)的測(cè)量和評(píng)價(jià)。本發(fā)明方法簡(jiǎn)單，能夠有效地估算出在役機(jī)械裝備結(jié)構(gòu)的疲勞狀態(tài)。?

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的一種在役機(jī)械裝備結(jié)構(gòu)疲勞狀態(tài)估算方法流程圖；?

圖2是本發(fā)明實(shí)施例中某設(shè)備電機(jī)功率隨時(shí)間變化的曲線(xiàn)圖；

圖3是本發(fā)明實(shí)施例中廣義載荷為電機(jī)功率的均值曲線(xiàn)圖；

圖4是本發(fā)明實(shí)施例中某設(shè)備關(guān)鍵點(diǎn)處測(cè)量的應(yīng)變曲線(xiàn)圖；

圖5是本發(fā)明實(shí)施例中應(yīng)變的均值曲線(xiàn)圖；