[發(fā)明專利]一種基于非平穩(wěn)隨機(jī)振動信號的標(biāo)準(zhǔn)PSD獲取方法及裝置

有效

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• 申請日: 2018-12-03
• 公開（公告）號: CN109490626B
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王玉光;周茜;胡海濤;孔海朋;馬利軍
• 申請（專利權(quán)）人: 中車青島四方機(jī)車車輛股份有限公司
• 主分類號: G01R23/16
• 分類號: G01R23/16
• 代理公司: 北京路浩知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩;吳歡燕

本發(fā)明公開一種基于非平穩(wěn)隨機(jī)振動信號的標(biāo)準(zhǔn)PSD獲取方法及裝置。其中，所述方法包括：獲取目標(biāo)對象上至少一個檢測位置在預(yù)設(shè)時間段內(nèi)的非平穩(wěn)隨機(jī)振動信號；對至少一個檢測位置在預(yù)設(shè)時間段內(nèi)的非平穩(wěn)隨機(jī)振動信號進(jìn)行提取，獲得目標(biāo)對象的與預(yù)設(shè)時間段對應(yīng)的疲勞損傷譜；根據(jù)預(yù)設(shè)時間段和目標(biāo)對象的設(shè)計壽命，將目標(biāo)對象的與預(yù)設(shè)時間段對應(yīng)的疲勞損傷譜等效成目標(biāo)對象的與設(shè)計壽命對應(yīng)的疲勞損傷譜；基于與設(shè)計壽命對應(yīng)的疲勞損傷譜和預(yù)設(shè)數(shù)量的參考功率譜密度，獲得目標(biāo)對象的標(biāo)準(zhǔn)功率譜密度。所述裝置用于執(zhí)行上述方法。本發(fā)明提供的基于非平穩(wěn)隨機(jī)振動信號的標(biāo)準(zhǔn)PSD獲取方法及裝置，提高了PSD譜獲取的準(zhǔn)確性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于非平穩(wěn)隨機(jī)振動信號的標(biāo)準(zhǔn)PSD獲取方法及裝置。

背景技術(shù)

隨機(jī)振動引起的結(jié)構(gòu)累積疲勞損傷現(xiàn)象，在鐵路車輛工程中普遍存在，獲取結(jié)構(gòu)件的疲勞損傷情況對于結(jié)構(gòu)件的設(shè)計優(yōu)化有重要指導(dǎo)意義。

功率譜密度(Power Spectrum Density，簡稱PSD)是結(jié)構(gòu)件在隨機(jī)動態(tài)載荷激勵下響應(yīng)的統(tǒng)計結(jié)果，是一條功率譜密度值-頻率值的關(guān)系曲線，加速度功率譜密度(Acceleration Power Spectrum Density,簡稱ASD)是表征PSD的一種常用表征形式。在實際振動環(huán)境中，經(jīng)常要面臨并處理非平穩(wěn)隨機(jī)振動信號，平穩(wěn)隨機(jī)信號可以通過傅里葉變換得到PSD，而非平穩(wěn)隨機(jī)信號不滿足傅里葉變換的條件，不可以通過傅里葉變換得到PSD?，F(xiàn)有技術(shù)中，鐵路方面國際標(biāo)準(zhǔn)IEC61373和MIT-STD-810提出了一些通用性的激勵用于隨機(jī)振動試驗，但是這些標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的試驗量級、譜形和試驗持續(xù)時間都具有一定的局限性，由于不同的被測結(jié)構(gòu)件在原理、設(shè)計、結(jié)構(gòu)和材料方面等都存在很多不同之處，而標(biāo)準(zhǔn)中提供的規(guī)范譜具有很大的通用性，導(dǎo)致根據(jù)上述標(biāo)準(zhǔn)獲得的規(guī)范譜不夠準(zhǔn)確。

因此，如何提出一種基于非平穩(wěn)隨機(jī)振動信號的標(biāo)準(zhǔn)PSD獲取方法，能夠從非平穩(wěn)隨機(jī)振動信號中獲得標(biāo)準(zhǔn)PSD，以提高對非平穩(wěn)隨機(jī)振動信號的標(biāo)準(zhǔn)PSD獲取的準(zhǔn)確性成為業(yè)界亟待解決的重要課題。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明提供一種基于非平穩(wěn)隨機(jī)振動信號的標(biāo)準(zhǔn)PSD獲取方法及裝置。

一方面，本發(fā)明提出一種基于非平穩(wěn)隨機(jī)振動信號的標(biāo)準(zhǔn)PSD獲取方法，包括：

獲取目標(biāo)對象上至少一個檢測位置在預(yù)設(shè)時間段內(nèi)的非平穩(wěn)隨機(jī)振動信號；

對所述至少一個檢測位置在所述預(yù)設(shè)時間段內(nèi)的非平穩(wěn)隨機(jī)振動信號進(jìn)行提取，獲得所述目標(biāo)對象的與所述預(yù)設(shè)時間段對應(yīng)的疲勞損傷譜；

根據(jù)所述預(yù)設(shè)時間段和所述目標(biāo)對象的設(shè)計壽命，將所述目標(biāo)對象的與所述預(yù)設(shè)時間段對應(yīng)的疲勞損傷譜等效成所述目標(biāo)對象的與所述設(shè)計壽命對應(yīng)的疲勞損傷譜；

基于與所述設(shè)計壽命對應(yīng)的疲勞損傷譜和預(yù)設(shè)數(shù)量的參考功率譜密度，獲得所述目標(biāo)對象的標(biāo)準(zhǔn)功率譜密度；其中，所述參考功率譜密度是隨機(jī)生成的，所述參考功率譜密度和與所述設(shè)計壽命對應(yīng)的疲勞損傷譜具有相同的頻率范圍。

另一方面，本發(fā)明提供一種基于非平穩(wěn)隨機(jī)振動信號的標(biāo)準(zhǔn)PSD獲取裝置，包括：

獲取單元，用于獲取目標(biāo)對象上至少一個檢測位置在預(yù)設(shè)時間段內(nèi)的非平穩(wěn)隨機(jī)振動信號；

第一獲得單元，用于對所述至少一個檢測位置在所述預(yù)設(shè)時間段內(nèi)的非平穩(wěn)隨機(jī)振動信號進(jìn)行提取，獲得所述目標(biāo)對象的與所述預(yù)設(shè)時間段對應(yīng)的疲勞損傷譜；

等效單元，用于根據(jù)所述預(yù)設(shè)時間段和所述目標(biāo)對象的設(shè)計壽命，將所述目標(biāo)對象的與所述預(yù)設(shè)時間段對應(yīng)的疲勞損傷譜等效成所述目標(biāo)對象的與所述設(shè)計壽命對應(yīng)的疲勞損傷譜；