[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

本發明提供一種無人車結構損傷跟蹤及疲勞預估方法，包括：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；步驟23：將材料的彈性模型進行折損：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，輸出載荷循環次數即為裂紋萌生壽命。通過本發明，可實時監測無人車結構的各部分損傷演化過程，預估各部分疲勞壽命。

技術領域

本發明涉及有限元技術、損傷力學方法和數據融合技術，尤其涉及無人車結構件(受力關鍵件)的損傷遠程跟蹤及疲勞壽命預估的方法。

背景技術

隨著人工智能時代的到來，無人駕駛技術正在蓬勃發展，無人車也逐漸出現在園區、小區、巡邏等場景。目前人們對無人車的安全性能關注主要集中于傳感器、障礙物識別、路徑規劃算法等方面，但同時對于例如剎車片、傳統系統等受力關鍵件安全性能也應給與一定的重視。對于無人系統，實時跟蹤監測受力關鍵結構的損傷情況，也是對無人系統安全保障的重要補充。

結構的疲勞是材料內部微缺陷及微裂紋形成、擴展、匯集最終導致結構失效的一個過程，結構的疲勞壽命分為裂紋萌生壽命與裂紋擴展壽命。目前對于裂紋萌生壽命一般采用名義應力-應變法或局部應力應變法來估算，無法實時跟蹤結構件的損傷情況，同時存在計算成本高及計算精度差等缺點；此外，傳統疲勞方法基于線性損傷累積，且只關注結構應力集中點，而實際情況是累積損傷隨使用壽命高度非線性化，且隨著零部件的更換，應力重新分配，傳統疲勞方法無法預測結構其他部分損傷情況，難以做二次疲勞預估。因此采用損傷力學方法，結合有限元技術和大數據技術，可以解決以上難題。

發明內容

基于此，針對上述技術問題，本發明提供一種無人車結構損傷跟蹤及疲勞預估方法，無需進行載荷譜編譜，結合有限元技術和數據融合技術，可實時監測結構各部分損傷演化過程，對于高周疲勞、低周疲勞及裂紋擴展都可使用。

為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：

一種無人車結構損傷跟蹤及疲勞預估方法，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。

優選地，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。

優選地，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；