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专利号: 2022100528322
申请人: 北京工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-10-22
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种考虑带宽影响的多轴随机振动疲劳寿命预测方法,其特征在于:具体步骤如下:步骤1)对试件进行多轴随机振动试验,多轴试件为对称设计,在棱边圆弧处粘贴应变花,得到危险点处三个方向的应变数据。

步骤2)利用应变花测得的3个方向的线应变εa1,εa2,εa3求出实际应变εx,εy,γxy,具体公式为:

式中a1,a2,a3为测量角度;

步骤3)应力响应信号功率谱的获取,取其中一段时间的应变时域数据,转化为应力时域数据x(t),取自相关函数,然后对自相关函数进行连续傅里叶变换即可得到双边功率谱密度,由于考虑频率无负数,将负频率功率谱密度折合到正频率,即可得到应力响应的单边功率谱密度,其中自相关函数Rx(τ),双边功率谱密度Sx(ω)和单边功率谱密度函数Gx(ω)表达式分别为:

式中,ω表示频率,t表示时间,τ表示间隔时间,T为信号周期;

步骤4)应力响应信号互功率谱的获取:取两方向响应应力的互相关函数,然后对互相关函数进行连续傅里叶变换即可得到双边功率谱密度,然后再转化成单边功率谱密度,互相关函数表达式为:

步骤5)将求取的响应功率谱密度函数组成功率谱矩阵Gσ(f),并利用改进的von Mises等效准则M转化为等效功率谱矩阵Gσeq;

式中,Gkk(f)—应力分量的自功率谱密度函数;

Ghk(f)—应力分量的互功率谱密度函数;

式中,m是带宽影响因子,Q是原始vonMises等效准则,Gσeq=Trace{MGσ(f)}               (34)式中Trace{ }是方阵的主对角分量的求和;

步骤6)利用求得的等效功率谱密度矩阵计算谱参数,谱距计算公式为:步骤7)计算幅值概率密度函数p(S),使用Dirlik模型为:式中

D3=1‑D1‑D2                 (42)步骤8)根据概率密度函数求出时间内循环次数:ns=v*T*p(s)               (45)式中,v为均值穿越率,T为随机振动响应的作用时间,s为应力幅值;

步骤9)结合miner线性累计理论及材料S‑N曲线,求出最终损伤D;

式中,ns为应力为s时的实际循环数;Ns为应力为s时的破坏循环数,由S‑N曲线方程确定:

K

sNs=C                         (47)式中,K和C为材料疲劳指数和常数,是结构疲劳特性的S‑N曲线的指数和常数;

当累计损伤达到临界损伤D=1时,结构发生疲劳破坏,求得T值即为结构疲劳寿命。