[發明專利]一種基于約翰森法則的譜歸納方法

在審

• 申請號: 202010561054.0
• 申請日: 2020-06-18
• 公開（公告）號: CN111811640A
• 公開（公告）日: 2020-10-23
• 發明（設計）人: 周勁松;鄧辰鑫;宮島;孫煜;尤泰文;陳江雪;王秋實
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: G01H17/00
• 分類號: G01H17/00;G01P15/00;G06F17/10;G06F17/15;G06F17/18
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 楊宏泰

本發明涉及一種基于約翰森法則的譜歸納方法，包括以下步驟：1)獲取軌道車輛軸箱處、構架處和車體處的時域振動加速度數據樣本；2)分段求取功率譜，對各通道進行檢驗并合并，得到特征通道；3)根據約翰森法則對振動加速度的特征通道進行容差上限估計，并計算各通道的歸納譜；4)根據各通道的歸納譜計算分層傳遞率。與現有技術相比，本發明具有通道融合、同振動環境的特征歸并、適應軌道車輛振動環境的非正態特點、計算快速等優點。

技術領域

本發明涉及軌道車輛振動環境歸納領域，尤其是涉及一種基于約翰森法則的譜歸納方法。

背景技術

軌道車輛車載裝備因振動導致的結構裂紋、斷裂和脫落現象日趨嚴重，危及行車安全，如由振動環境惡劣導致的吊耳脫離現象，為了設計和考核車載裝備在各自振動環境中的安全性及可靠性，需對軸箱、構架和車體的振動環境進行歸納，并導出各層懸掛的傳遞閾值。

現有環境歸納標準在正態假設前提下進行歸納，但是軌道車輛實測振動數據均為非正態分布，若直接采用正態假設下的歸納方法，正態假設導致的歸納誤差很大。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種基于約翰森法則的譜歸納方法。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種基于約翰森法則的譜歸納方法，包括以下步驟：

1)獲取軌道車輛軸箱處、構架處和車體處的時域振動加速度數據樣本；

2)分段求取功率譜，對各通道進行檢驗并合并，得到特征通道

3)根據約翰森法則對振動加速度的特征通道進行容差上限估計，并計算各通道的歸納譜；

4)根據各通道的歸納譜計算分層傳遞率。

所述的步驟2)具體包括以下步驟：

21)按20s時長對時域振動加速度數據進行分段，對分段樣本采用PWELCH方法分別獲取其功率譜，形成功率譜樣本G_k(i,j)，其中，i＝1,2,3,…,L，L為通道數，j＝1,2,3,…,M，M為樣本數，k＝1,2,3,…,N，N為譜線數。

22)對均值X_i和方差的進行參數估計，則有：

其中，R(i,j)為功率譜樣本G_k(i,j)的均方根；

23)選取第a個和第b個數據通道，計算統計量F(a,b)和t(a,b)，給定置信度，歸并屬于同一通道的數據，形成特征通道其中，p＝1,.2,…,P，P為特征通道數，q＝1,2,…,Q_p，Q_p為特征樣本數。

所述的步驟23)中，統計量F(a,b)和t(a,b)的表達式為：

其中，分別為第a個和第b個數據通道的方差，X_a、X_b為第a個和第b個數據通道的均值。

所述的步驟3)具體包括以下步驟：

31)令并給定正態分位點Z_β；

32)根據給定的正態分位點Z_β確定標準正態分位點(-3Z_β，-Z_β，Z_β，3Z_β)，并將其對應為樣本的四個分位點(x₁,x₂,x₃,x₄)；