[發明專利]一種基于疲勞損傷累積理論的振動加速試驗方法及系統

在審

• 申請號: 201710382951.3
• 申請日: 2017-05-26
• 公開（公告）號: CN107103162A
• 公開（公告）日: 2017-08-29
• 發明（設計）人: 蔣瑜;陶俊勇;范政偉;張云安;陳循;張書鋒;汪亞順;譚源源
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科學技術大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司11429
• 代理人: 陸薇薇

1.一種基于疲勞損傷累積理論的振動加速試驗方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟S100：根據隨機振動響應分析理論和隨機振動疲勞損傷累積理論，建立產品在高斯隨機振動激勵作用下和非高斯隨機振動激勵作用下的疲勞損傷計算模型，進而得到高斯和非高斯振動加速模型；

步驟S200：收集分析產品在待評估振動環境條件下的時域特性和頻域特性，并根據所得時域特性和頻域特性判斷所述產品所處待評估振動環境是否存在超高斯特性；

步驟S300：通過正弦掃頻或模態試驗，獲取所述產品結構的一階固有頻率和阻尼比參數，并根據所得一階固有頻率和阻尼比參數計算產品結構的有效通頻帶寬；

步驟S400：判斷待評估振動環境是服從高斯分布還是具有超高斯特性，根據所述待評估振動環境所具有的振動特性，對所述產品進行振動加速試驗，得到高斯振動疲勞加速試驗結果或超高斯振動疲勞加速試驗結果；

步驟S500：根據所述高斯振動加速模型或所述非高斯振動加速模型，推導得到模型中未知參數的試驗估計方法，然后根據所述高斯振動疲勞加速試驗結果或所述超高斯振動疲勞加速試驗結果，按照所得試驗估計方法，對所述高斯振動加速模型或所述非高斯振動加速模型中的未知參數進行估計，得到估計結果；

步驟S600：根據步驟S500中的所述估計結果，將所述產品在所述待評估振動環境下的各條件參數代入預測模型，得到所述產品在所述待評估振動環境條件下的疲勞壽命預測值。

2.根據權利要求1所述的基于疲勞損傷累積理論的振動加速試驗方法，其特征在于，所述振動加速試驗包括以下步驟：

步驟S410：當所述待評估振動環境服從高斯分布時，則保持待評估振動環境的功率譜密度的譜型，采取整體平移步進法逐步增大振動激勵的量級，并在各級增大后的振動激勵量級下進行振動疲勞加速試驗，當所述產品發生疲勞失效時記錄所處振動量級對應的失效時間；

步驟S420：當所述待評估振動環境具有超高斯分布特性時，按步驟S410完成高斯振動疲勞試驗后，進行超高斯振動疲勞加速試驗。

3.根據權利要求2所述的基于疲勞損傷累積理論的振動加速試驗方法，其特征在于，所述超高斯振動疲勞加速試驗為：

所述待評估振動環境的功率譜密度有效帶寬≤5倍的所述產品結構有效通頻帶寬時，選取所述高斯振動疲勞試驗條件中一組量級保持其功率譜密度不變，改變振動激勵的峭度值后進行超高斯振動疲勞加速試驗，直至產品發生疲勞失效，得到各測試所用峭度對應的超高斯振動激勵作用下的失效時間。

4.根據權利要求2所述的基于疲勞損傷累積理論的振動加速試驗方法，其特征在于，所述超高斯振動疲勞加速試驗為：

所述待評估振動環境的功率譜密度有效帶寬大于5倍的產品結構有效通頻帶寬時，在所述產品一階固有頻率附近裁窄振動激勵的功率譜密度有效帶寬后，選取高斯振動疲勞試驗條件中一組量級保持其功率譜密度不變，改變振動激勵的帶寬后進行超高斯振動疲勞加速試驗，直至產品發生疲勞失效，得到各測試所用帶寬對應的超高斯振動激勵作用下的失效時間。

5.根據權利要求1所述的基于疲勞損傷累積理論的振動加速試驗方法，其特征在于，所述步驟S100包括以下步驟：

步驟S110：令高斯隨機振動激勵作用下產品結構疲勞損傷計算模型中的損傷等于1，得到描述產品結構疲勞壽命與高斯激勵功率譜量級、產品結構固有頻率和阻尼之間關系的高斯振動加速模型；

步驟S120：根據隨機振動響應分析理論，得到非高斯隨機振動激勵作用下產品結構應力響應峭度值與激勵峭度、激勵帶寬和產品結構通頻帶寬之間的關系表達式；

步驟S130：根據所述步驟S120得到的所述關系表達式，得到非高斯隨機振動激勵作用下產品結構疲勞損傷計算的非高斯修正因子；

步驟S140：根據所述高斯振動隨機振動激勵作用下的疲勞損傷計算模型和所述非高斯修正因子，得到非高斯隨機振動激勵作用下產品結構疲勞損傷計算模型，然后令損傷為1，得到描述產品結構疲勞壽命與非高斯激勵功率譜密度量級、帶寬、峭度等激勵參數以及產品結構固有頻率、阻尼之間關系的非高斯振動加速模型。