【摘要】：疲勞是零件或構(gòu)件的主要失效形式之一,疲勞損傷的檢測一直是材料、機械的研究熱點。面向在線檢測和無損檢測迫切需求,本文發(fā)展基于動態(tài)特性的疲勞損傷檢測方法,為構(gòu)件的疲勞演化研究提供新手段。當疲勞試樣承受循環(huán)加載時,由于其內(nèi)部損傷的存在會產(chǎn)生周期性的沖擊、摩擦等復(fù)雜動力學(xué)特性,這些動態(tài)行為與施加的循環(huán)載荷信號相耦合,導(dǎo)致測量得到的疲勞試樣的振動信號具有典型的循環(huán)平穩(wěn)特征。本文使用循環(huán)平穩(wěn)信號處理方法對疲勞損傷過程開展研究,具體工作如下:1)編制循環(huán)平穩(wěn)信號的處理算法,基于試樣振動信號的二階循環(huán)統(tǒng)計量定義損傷特征參數(shù)(如循環(huán)頻率譜區(qū)),建立循環(huán)載荷下疲勞損傷(在線)檢測方法。2)基于Simulink仿真平臺,建立單軸疲勞動力學(xué)系統(tǒng)仿真模型,開展檢測方法的數(shù)值評價研究,數(shù)值算例驗證了提出方法的有效性。3)開展對稱循環(huán)加載疲勞試驗,搭建試樣振動信號采集系統(tǒng),基于提出的損傷特征變量(循環(huán)頻率譜區(qū)),研究試樣疲勞損傷的變化規(guī)律�；谘h(huán)平穩(wěn)的損傷檢測易受到試驗機工作狀態(tài)的影響。傳遞率函數(shù)定義了疲勞試樣上不同響應(yīng)之間的動力傳遞模型,可摒棄試驗機輸入載荷(變化)的影響。因此本文亦開展了基于傳遞率函數(shù)的損傷檢測方法,主要工作如下:1)以寬頻信號作為試驗機輸入載荷,搭建試樣振動信號采集平臺,應(yīng)用譜估計算法,建立傳遞率函數(shù)高精度估計方法。2)基于Simulink仿真平臺,建立單軸疲勞動力傳遞率模型,以過濾高斯噪聲為激勵信號,基于估計得到的力傳遞率函數(shù)研究損傷的演化過程。3)以掃頻信號為試驗機輸入載荷,估計試樣不同位置處加速度響應(yīng)之間的傳遞率函數(shù),構(gòu)造損傷特征變量,研究疲勞損傷的變化規(guī)律。仿真分析和疲勞試驗結(jié)果驗證了上述兩種基于動態(tài)特性的疲勞損傷檢測方法的可行性,這為疲勞損傷演化及抗疲勞制造工藝的評價研究奠定了基礎(chǔ)。
【圖文】：

圖 2.1 同步平均函數(shù)可同時顯示頻域能量的變化和波形的演化個時間間隔 τ 的瞬時自相關(guān)函數(shù) xrR 是時開，如公式（2.23）： 2,x xj tr rAR t R e 里葉系數(shù) xrR 稱為循環(huán)自相關(guān)函數(shù)。循環(huán)自相相關(guān)密度函數(shù) xS f 是，也稱為循環(huán)譜密度函 2xj fx rS f R e d 號的譜頻率，，α 稱為信號的循環(huán)頻率，循環(huán)頻含周期形成分的頻率，A 是一個包含所有循環(huán)表示譜頻率，就是原始采集信號的頻率；對于

圖 2.2：循環(huán)頻率和譜頻率譜相關(guān)密度函數(shù)是一個理論值，平均循環(huán)周期圖法（ACP）、循環(huán)調(diào)制譜CMS）、快速譜相關(guān)法（Fast-SC）[54]是三種譜相關(guān)密度函數(shù)估計量的估計方均循環(huán)周期圖法是一個常用的估計量，但算法效率較低。循環(huán)調(diào)制譜法算譜頻率不能取很高分辨率，影響譜相關(guān)密度函數(shù)估計精度。快速譜相關(guān)法兩種方法基礎(chǔ)上發(fā)展而來，能夠快速準確估計譜相關(guān)密度函數(shù)。為了快速的求取振動信號的譜相關(guān)密度函數(shù)，實現(xiàn)疲勞損傷的在線檢測，需要很高序分析效率，及時反映出疲勞損傷積累導(dǎo)致試樣物理性質(zhì)的衰減，因此選速譜相關(guān)法（Fast-SC）來估計譜相關(guān)密度函數(shù)。圖 2.3 短時傅里葉變換參數(shù)圖解快速計算譜相關(guān)算法的基本過程是[54]，先對循環(huán)平穩(wěn)性信號加窗并進行
【學(xué)位授予單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TB302.5

【參考文獻】

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1 陳家寶;刁延松;任紅;;基于傳遞率函數(shù)的結(jié)構(gòu)損傷識別研究[J];結(jié)構(gòu)工程師;2014年04期

2 季建勝;;機械設(shè)備故障診斷中循環(huán)平穩(wěn)信號處理的應(yīng)用[J];科技與企業(yè);2013年21期

3 王金福;李富才;;機械故障診斷技術(shù)中的信號處理方法:時域分析[J];噪聲與振動控制;2013年02期

4 韋灼彬;吳森;張寧;;基于振動傳遞率的鋼框架損傷識別試驗研究[J];防災(zāi)減災(zāi)工程學(xué)報;2012年06期

5 張慧;高立新;;金屬磁記憶檢測技術(shù)在機械設(shè)備早期故障診斷中的應(yīng)用概述[J];機械設(shè)計與制造;2012年10期

6 董廣明;陳進;;基于循環(huán)頻率能量的滾動軸承損傷程度識別[J];振動工程學(xué)報;2010年03期

7 穆朋剛;萬小朋;趙美英;;一種可用于復(fù)合材料壽命預(yù)測的非線性疲勞損傷累積模型[J];機械科學(xué)與技術(shù);2010年04期

8 杜小山;董烘波;梁春苗;李兵;;二階循環(huán)譜切片圖在機械故障診斷中的應(yīng)用[J];陜西科技大學(xué)學(xué)報;2010年01期

9 賈寶惠;李頂河;李偉;徐建新;;基于疲勞損傷兩段論的復(fù)合材料剛度降模型研究[J];玻璃鋼/復(fù)合材料;2010年01期

10 劉昌奎;陶春虎;陳星;董世運;;基于金屬磁記憶技術(shù)的18CrNi4A鋼缺口試件疲勞損傷模型[J];航空學(xué)報;2009年09期

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1 張昱;傳遞率及其在運行模態(tài)分析中的應(yīng)用[D];大連理工大學(xué);2016年

2 張亮;鋁合金高周疲勞的能量耗散模型及壽命預(yù)測[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2013年

3 明陽;基于循環(huán)平穩(wěn)和盲源分離的滾動軸承故障特征提取方法研究[D];上海交通大學(xué);2013年

4 畢果;基于循環(huán)平穩(wěn)的滾動軸承及齒輪微弱故障特征提取應(yīng)用研究[D];上海交通大學(xué);2007年

5 王文江;基于駐波疲勞累積損傷的磁記憶效應(yīng)及反問題研究[D];大慶石油大學(xué);2006年

6 韓振南;齒輪傳動系統(tǒng)的故障診斷方法的研究[D];太原理工大學(xué);2003年

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2 張永年;基于傳遞率函數(shù)的運行狀態(tài)模態(tài)分析方法及軟件實現(xiàn)[D];南京航空航天大學(xué);2014年

3 韓杰;基于傳遞率的工作模態(tài)參數(shù)識別方法的研究[D];太原理工大學(xué);2012年

4 汪澤民;齒輪及滾動軸承故障特征分離方法的研究[D];太原理工大學(xué);2010年

5 陳明;循環(huán)平穩(wěn)理論在齒輪及滾動軸承故障診斷中的應(yīng)用研究[D];太原理工大學(xué);2008年

本文編號：2667524