[發明專利]一種頻域下寬帶多軸隨機振動壽命預測方法

在審

• 申請號: 202110322869.8
• 申請日: 2021-03-26
• 公開（公告）號: CN113094640A
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發明（設計）人: 尚德廣;王松光;吳少東;苗彬;侯庚;夏禹;尹翔
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: G06F17/14
• 分類號: G06F17/14;G06F17/18;G06F17/15;G01M7/06
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 沈波

1.一種頻域下寬帶多軸隨機振動壽命預測方法，其特征在于：具體步驟如下：

步驟1)對試件進行多軸隨機振動試驗，將兩方向產生的響應作為輸入參量進行直接計算；

步驟2)兩激振方向應力響應信號功率譜的獲取，此兩激振方向的應力為試件破壞的主要原因，取其中一段時間的時域數據，將其轉化為應力時域數據，對其取自相關函數，然后對自相關函數進行連續傅里葉變換即可得到雙邊功率譜密度，由于考慮頻率無負數，將負頻率功率譜密度折合到正頻率，即可得到應力響應的單邊功率譜密度，其中自相關函數，傅里葉函數，單邊功率譜密度函數表達式分別為：

步驟3)兩方向響應信號相關功率譜的獲?。喝煞较蝽憫盘柣ハ嚓P函數，然后對互相關函數進行連續傅里葉變換即可得到雙邊功率譜密度，然后再轉化成單邊功率譜密度，互相關函數表達式為；

步驟4)將求取的響應功率譜密度函數組成新的功率譜矩陣G，并利用擬合的多軸等效單軸系數矩陣Q_σ轉化為等效功率譜矩陣G_σeq

G_σeq＝Q_σG(Q_σ)^T

步驟5)利用求得的等效功率譜密度矩陣計算譜參數，譜距計算公式為：

步驟6)計算窄帶分步法的概率密度函數，窄帶近似法對于寬帶高斯應力過程給出了過于保守的壽命估算結果，對其進行帶寬修正；

D_α＝λ_αD_NB

式中D_α最終疲勞損傷，D_NB為窄帶高斯損傷，γ_α為帶寬修正系數步驟7)根據概率密度函數求出時間內循環次數；

n_s＝v_a*T*p(s)

式中v_a為均值穿越率

步驟8)結合線性miner累計理論及材料S-N曲線，求出最終損傷；

S^KN_S＝C

當累計損傷達到臨界損傷D_α＝1時，結構發生破壞。

2.根據權利要求1所述的一種頻域下寬帶多軸隨機振動壽命預測方法，其特征在于：所述步驟4)將兩振動方向的響應及兩方向相關性的影響考慮進去組成新的功率譜密度函數，能反映出多軸隨機振動造成的損傷，新的功率譜矩陣G為

式中G_x為x方向的應力響應功率譜密度矩陣，G_y為y方向的應力響應功率譜密度矩陣，G_xy為兩方向互功率譜密度矩陣。

3.根據權利要求1所述的一種頻域下寬帶多軸隨機振動壽命預測方法，其特征在于：所述步驟6)窄帶近似法對于寬帶高斯應力過程給出壽命估算結果，對其進行帶寬修正；

式中α₁為一階帶寬參數，α₂為二階帶寬參數。