北京理工大学李伟获国家专利权
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龙图腾网获悉北京理工大学申请的专利一种虑及损伤等效的随机振动疲劳寿命分析方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN116577051B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-09-19发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202310543678.3,技术领域涉及:G01M7/02;该发明授权一种虑及损伤等效的随机振动疲劳寿命分析方法是由李伟;孙传文;汪硕文设计研发完成,并于2023-05-15向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种虑及损伤等效的随机振动疲劳寿命分析方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种虑及损伤等效的随机振动疲劳寿命分析方法,属于工程技术振动疲劳试验领域,该方法包括如下步骤:确定试验结构的频率响应函数;计算振动加速度的等效测试功率谱密度;计算试验结构的应力响应;预测应力响应谱的时序载荷循环数;时域载荷循环的雨流计数;计算试验结构的疲劳损伤;评估试验结构的疲劳寿命结果。本发明为机械结构振动疲劳寿命分析提供了新的分析方法,该方法在虑及损伤等效的情况下对机械结构进行振动寿命分析,并且通过调整等效测试时间,能够实现频域加速试验的目的,为振动疲劳寿命分析和振动加速试验提供了依据和方;可以更为准确地评估机械结构在随机振动下的疲劳寿命,提高结构的可靠性和安全性。
本发明授权一种虑及损伤等效的随机振动疲劳寿命分析方法在权利要求书中公布了:1.一种虑及损伤等效的随机振动疲劳寿命分析方法,其特征在于,包括以下步骤: S1、确定目标试验机械结构的频率响应函数; S2、计算所述目标试验机械结构振动加速度的等效测试功率谱密度; S3、根据所述频率响应函数和等效测试功率谱密度,计算所述目标试验机械结构的应力响应,获得应力响应谱; S4、根据所述应力响应谱,预测应力响应的时序载荷循环数; S5、根据所述时序载荷循环数,对时序载荷循环进行雨流计数,得到雨流矩阵; S6、根据所述雨流矩阵,结合应力-寿命曲线,计算所述目标试验机械结构的疲劳损伤; S7、根据所述疲劳损伤,评估所述目标试验机械结构的剩余疲劳寿命结果; 其中,所述步骤S2包括: S201、使用加速度传感器记录目标试验机械结构在工作环境下的随机振动加速度载荷; S202、以相对位移的形式计算单自由度系统对加速度的振动响应,相对位移依赖于所选的单自由度系统固有频率,位移响应与广义应力关系为: 其中,K为位移关于应力的常数,σ为广义应力,z为位移响应,fn为固有频率;n为频率点,取值为大于等于0的正整数; S203、采用Basquin方程来描述材料的应力-寿命曲线,根据Miner法则,损伤计算遵循式2和3的线性累积原则: 其中,Ni为应力幅值σi的最大循环数;C、b为材料参数;ni为应力幅值σi的实际循环数;D为疲劳损伤;i变幅载荷的应力水平级数,取值为大于等于1的正整数; S204、计算疲劳损伤谱,将公式1至式3进行组合得到式4,式4为疲劳损伤谱的计算公式: 其中,FDS为疲劳损伤谱,zi为第i级相对位移的幅值,通过改变单自由度系统的固有频率fn以覆盖所有目标频率,获得完整的疲劳损伤谱; S205、若目标试验机械结构存在多个测试工况,计算每个工况的疲劳损伤谱,并求和得到∑FDS,公式5为虑及损伤等效的测试功率谱密度计算公式: 其中,Pf为等效功率谱密度,∑FDS为所有工况每个频率fn下的疲劳损伤谱总和,k为安全系数,Teq为等效测试的时间,Q为单自由度系统的动态放大因子,Γ·为伽马函数。
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