[發明專利]一種無人車結構損傷跟蹤及疲勞預估方法

在審

• 申請號: 201811580498.8
• 申請日: 2018-12-24
• 公開（公告）號: CN109657365A
• 公開（公告）日: 2019-04-19
• 發明（設計）人: 張庶;李子月
• 申請（專利權）人: 博康智能信息技術有限公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 上海遠同律師事務所 31307
• 代理人: 丁利華

1.一種無人車結構損傷跟蹤及疲勞預估方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1：采集無人車結構件連接處的載荷-時間歷程；

步驟2：根據所述結構件連接處的載荷-時間歷程，利用損傷力學-有限元解法，計算所述結構件各單元的損傷度，進一步包括：

步驟21：根據所述載荷-時間歷程，利用有限元法求解初始損傷度D₀下結構的應變場，并求解損傷力學等效應變；

步驟22：根據應變形式的損傷演化方程給定步長dN下，得到損傷度增量dD，并累積損傷度D＝D₀+dD；累積載荷循環次數：N＝N₀+dN；這里，式中，為單次載荷循環過程中試件最大損傷力學等效應變；為試件的損傷力學等效應變門檻值；m_k為與材料有關的參數；

步驟23：將材料的彈性模量進行折損：E_D＝E(1-D)，并重復步驟21和22，直到某個單元損傷度D達到1時，輸出此時的載荷循環次數即裂紋萌生壽命。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟1之前還包括：對所述結構件進行有限元劃分，將材料參數擬合得到的初始化損傷度作為各連接處的當前損傷度并存儲到數據庫中。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟22中的損傷演化方程是預先構建的，包括如下步驟：

構建無損傷的各向同性彈性體物理方程；

計算無損傷的各向同性彈性體應變能密度；

構建含損傷度的物理方程；

構建含損傷度的損傷演化方程：

式中，

Y_max為單次載荷循環過程中最大損傷驅動力；

Y_th為損傷驅動力門檻值；且當Y_max<Y_th時不會引起損傷度的增加；

N載荷循環次數；

Y_th、α和m_k為與材料有關的參數。

4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述損傷演化方程后還進一步包括進行試件損傷演化方程參數擬合，所述參數為與材料有關的參數。

5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，所述試件包括光滑試件和缺口試件。

6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，所述光滑試件的損傷演化方程參數為：

式中，σ_eq,th為損傷力學等效應力門檻值，與m_k及α都為應力形式的損傷演化方程參數，E為材料的彈性模量；S_max為加載過程中最大應力；S₀為疲勞極限；N為載荷循環次數；M與C為與載荷有關的材質參數。

7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，所述缺口試件的損傷演化方程參數為：

式中，為損傷力學等效應力門檻值，與m_k及β都為應力形式的損傷演化方程參數，E為材料的彈性模量；S_n,max是加載的應力峰值；S₀為疲勞極限；N為載荷循環次數；K_T為應力集中系數；c是將不同的數據點擬合成三參數函數得到的參數。

8.根據權利要求7所述的方法，其特征在于，步驟23后還包括步驟24：將計算得到的所述結構件的各連接處的損傷度數據更新到數據庫中。

9.根據權利要求8所述的方法，其特征在于，

進一步包括步驟3：利用OpenGUI可視化所述結構件各單元的損傷度，可對結構件進行安全管理及評估。