[發明專利]一種挖掘機動臂疲勞試驗程序譜整理及試驗加載方法

有效

• 申請號: 201710042139.6
• 申請日: 2017-01-20
• 公開（公告）號: CN106885691B
• 公開（公告）日: 2018-12-25
• 發明（設計）人: 呂彭民;向清怡;王斌華;任雪嬌
• 申請（專利權）人: 長安大學
• 主分類號: G01M13/00
• 分類號: G01M13/00
• 代理公司: 西安恒泰知識產權代理事務所 61216
• 代理人: 李婷;張明

1.一種挖掘機動臂疲勞試驗程序譜整理及試驗加載方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一，在挖掘機實際工作過程中，采用應變片實測挖掘機動臂上疲勞關鍵部位的應力-時間歷程；采用在動臂油缸、斗桿油缸和鏟斗油缸上分別布置位移傳感器實測三個油缸的伸縮量-時間歷程，進而獲得工作姿態；采用在動臂油缸、斗桿油缸和鏟斗油缸的大腔和小腔中分別布置壓力傳感器實測三個油缸的大腔、小腔的壓力-時間歷程，進而得到三個油缸的油缸力-時間歷程；

步驟二，根據動臂與斗桿油缸鉸接點力、動臂與斗桿鉸接點力的規律，以及動臂的運動特征確定動臂疲勞試驗加載方案；

步驟三，以動臂最大彎矩截面為載荷當量基準，并遵循應力等效原則，將動臂與斗桿油缸鉸接點力—時間歷程、動臂與斗桿鉸接點力—時間歷程，當量成動臂疲勞試驗姿態下的一個當量垂向力-時間歷程；

步驟四，將當量垂向力-時間歷程編制成動臂計算載荷譜；

步驟五，通過對疲勞關鍵部位應力測點采用損傷一致性準則對動臂計算載荷譜進行修正，最后得到動臂疲勞試驗程序譜。

2.如權利要求1所述的挖掘機動臂疲勞試驗程序譜整理及試驗加載方法，其特征在于，所述的動臂上疲勞關鍵部位應力位置使用有限元分析軟件進行強度分析、模態分析，并結合強度試驗和結構特征予以確定。

3.如權利要求1所述的挖掘機動臂疲勞試驗程序譜整理及試驗加載方法，其特征在于，步驟二中所述的規律是指動臂與斗桿油缸鉸接點力-時間歷程、動臂與斗桿鉸接點的力-時間歷程；所述的兩個鉸接點力-時間歷程通過油缸力-時間歷程，結合工作姿態和D-H法反算求解得到。

4.如權利要求1所述的挖掘機動臂疲勞試驗程序譜整理及試驗加載方法，其特征在于，步驟二中動臂疲勞試驗加載方案為：

在動臂局部坐標系下進行疲勞試驗，具體姿態為：使動臂與轉臺的鉸接點、以及動臂與斗桿的鉸接點的連線與水平面平行，約束動臂與轉臺的鉸接點、動臂與動臂油缸的鉸接點，只在動臂與斗桿的鉸接點處，在垂直于所述連線的方向上施加載荷。

5.如權利要求1所述的挖掘機動臂疲勞試驗程序譜整理及試驗加載方法，其特征在于，所述的步驟三的載荷當量方法具體為：

首先，將動臂與斗桿油缸鉸接點力—時間歷程，動臂與斗桿鉸接點力—時間歷程或力矩—時間歷程，按坐標變換原理，分解到動臂局部坐標系下；

其次，計算動臂在實測外力作用下的最大彎矩截面，以最大彎矩截面處下翼緣板上的左角點I、右角點J的應力等效分別計算相應的當量垂向力，從而得到當量垂向力-時間歷程；計算式如下：

上式中，F_eq表示所求的當量垂向力；k_I表示當量垂向力F_eq與角點I或J的應力的比例系數；F_i表示動臂與斗桿油缸鉸接點力的各個分量，n表示動臂與斗桿油缸鉸接點力的分量的個數，k_1i表示動臂與斗桿油缸鉸接點力各分量與角點I或J的應力的比例系數；F_j表示動臂與斗桿鉸接點力的各個分量，m表示動臂與斗桿鉸接點力/力矩分量的個數，k_2j表示動臂與斗桿鉸接點力/力矩各分量與角點I或J的應力的比例系數；k_1i，k_2j和k_I通過有限元分析軟件計算得到；

最后，分別將按角點I和按角點J當量的垂向力加載下動臂上疲勞關鍵部位應力點的應力-時間歷程，與對應測點實測應力-時間歷程對比，取與實測值更接近者，作為最后的當量垂向力-時間歷程。