一种机械零件疲劳寿命的检测方法与流程

文档序号:12266613
本发明涉及机械零件检测技术领域,更具体的说,本发明涉及一种机械零件疲劳寿命的检测方法。

背景技术:
通常,机械零件如滚动轴承,其在润滑良好,没有杂质进入的条件下,疲劳破坏是其损坏的主要原因。事实上,由于绝大多数机械零件都工作在循环变化的载荷下,疲劳破坏不仅是滚动轴承的主要破坏形式,疲劳破坏实际上也是通用机械零部件的主要破坏形式。根据国外的统计,机械零件破坏的50%-90%为疲劳破坏,而随着机械向高温、高速和大型化发展,机械工作应力越来越高,工作条件越来越恶劣,疲劳破坏事故也层出不穷。一般而言,机械零件发生疲劳破坏时,应力水平往往远小于材料本身的屈服应力和强度极限。机械零件的疲劳破坏往往突然发生,导致灾难性事故,业界迫切希望可以对机械零件的疲劳寿命进行检测。

技术实现要素:
鉴于上述问题,本发明实施例提供了一种部分或全部解决上述问题的机械零件疲劳寿命的检测方法,以提前预估机械零件疲劳寿命。为了解决上述技术问题,本申请采用如下技术方案:根据本发明实施例的一种机械零件疲劳寿命的检测方法,其包括:实时获取待测机械零件的载荷并生成载荷谱;检测待测机械零件的疲劳参数;根据上述生成的待测机械零件的载荷谱和检测得到的疲劳参数识别待测机械零件的薄弱节点以及薄弱节点对应的应力或应变;根据上述识别得到的待测机械零件的薄弱节点以及薄弱节点对应的应力或应变,确定待测机械零件的疲劳寿命。其中,所述实时获取待测机械零件的载荷并生成载荷谱具体包括:检测并记录待测机械零件的载荷时间历程,根据待测机械零件的载荷时间历程映射得到待测机械零件的载荷谱。其中,所述根据待测机械零件的载荷时间历程映射得到待测机械零件的载荷谱具体包括:利用循环计数法对待测机械零件的载荷时间历程进行离散化处理,得到离散的变幅值载荷谱。其中,所述根据待测机械零件的载荷时间历程映射得到待测机械零件的载荷谱的具体包括:通过时域/频域的傅里叶变换,并在频域经过振动合成实际载荷时间历程,形成连续的随机过程载荷谱。其中,所述待测机械零件的疲劳参数包括:循环应力及对应的应变,载荷及对应的寿命,以及疲劳极限。其中,所述根据上述生成的待测机械零件的载荷谱和检测得到的疲劳参数识别待测机械零件的薄弱节点以及薄弱节点对应的应力或应变具体包括:利用修正Neuber法并结合待测机械零件的循环应力-应变曲线对待测机械零件进行弹塑性求解,得到待测部件各部位的应变历程,并根据设定的应变阈值比较,识别薄弱节点,以及薄弱节点对应的应力或应变。其中,利用疲劳损伤累计规则确定待测机械零件的疲劳寿命。其中,所述疲劳损伤累计规则具体包括:一个应力循环造成的损伤:D=1/N,其中N为当前载荷水平下的疲劳寿命;变幅载荷下,n个应力循环造成的损伤:其中Ni为对应不同载荷水平的疲劳寿命;临界疲劳损伤值为Dc=1。其中,当疲劳损伤达到临界疲劳损伤值Dc时,检测机械零件寿命最短的节点,则待测机械零件的疲劳寿命Nx=t*n/525600,单位为年;其中,n为该节点的应力循环次数,t为该节点每个应力循环的持续时长,单位为分钟。根据本发明实施例的一种机械零件疲劳寿命的检测方法,通过实时获取待测机械零件的载荷并生成载荷谱;检测待测机械零件的疲劳参数;根据上述生成的待测机械零件的载荷谱和检测得到的疲劳参数识别待测机械零件的薄弱节点以及薄弱节点对应的应力或应变;根据上述识别得到的待测机械零件的薄弱节点以及薄弱节点对应的应力或应变,确定待测机械零件的疲劳寿命,从而实现提前预估机械零件疲劳寿命,通用性强,可适用于滚动轴承等机械零件,检测结果准确,对机械零件的设计和实际生产过程具有重要的参考价值。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是根据本发明的一种机械零件疲劳寿命的检测方法的具体实施例流程示意图。具体实施方式下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。参考图1所示,该图是根据本发明一种机械零件疲劳寿命的检测方法的具体实施例流程示意图。如图示,本实施例的机械零件疲劳寿命的检测方法主要包括如下步骤:步骤S1:实时获取待测机械零件的载荷,生成载荷谱;具体实现时,可首先检测并记录待测机械零件的载荷时间历程,根据待测机械零件的载荷时间历程映射得到待测机械零件的载荷谱。通过所述载荷谱,可以以清晰数学形式进行描述且能够本质地反映零部件所受载荷情况,便于后续对待测机械零件的薄弱节点进行识别,也便于计算机读取和处理。作为一个可选的实施方式,上述根据待测机械零件的载荷时间历程映射得到待测机械零件的载荷谱的具体实现可采用如下方式,即:利用循环计数法对待测机械零件的载荷时间历程进行离散化处理,得到离散的变幅值载荷谱。另外,作为另一个可选的实施方式,上述根据待测机械零件的载荷时间历程映射得到待测机械零件的载荷谱的具体实现还可以采用如下方式,即:通过时域/频域的傅里叶变换,并在频域经过振动合成实际载荷时间历程,形成连续的随机过程载荷谱。步骤S2:检测待测机械零件的疲劳参数;具体实现时,本实施例中待测机械零件的疲劳参数可包括循环应力及对应的应变,载荷及对应的寿命,以及疲劳极限等,实际中还可以根据实际情况确定其他疲劳参数,这里不做具体限定。步骤S3:根据待测机械零件的载荷谱和疲劳参数识别待测机械零件的薄弱节点,以及薄弱节点对应的应力或应变;具体实现时,本实施例中可采用如各种方式进行识别,例如利用修正Neuber法并结合待测机械零件的循环应力-应变曲线对待测机械零件进行弹塑性求解,得到待测部件各部位的应变历程,并根据设定的应变阈值比较,识别薄弱节点,以及薄弱节点对应的应力或应变。由于待测机械零件的薄弱节点是影响其疲劳寿命的本质内在因素,通过识别待测机械零件的薄弱节点,可以为后续计算待测机械零件的疲劳寿命提供依据,提高计算结果的准确性。步骤S4:根据待测机械零件的薄弱节点,以及薄弱节点对应的应力或应变,利用疲劳损伤累计规则,计算待测机械零件的疲劳寿命。具体实现时,本实施例中可采用下述的疲劳损伤累计规则,即:一个应力循环造成的损伤:D=1/N,其中N为当前载荷水平下的疲劳寿命;变幅载荷下,n个应力循环造成的损伤:其中Ni为对应不同载荷水平的疲劳寿命;临界疲劳损伤值为Dc=1。通过疲劳损伤累计规则,可以计算单吃应力循环造成的损伤,以及多次应力循环造成的累计损伤,并结合临界疲劳值即可计算出待测机械零件的疲劳寿命。需要说明的,本步骤S4中,当疲劳损伤达到临界疲劳损伤值Dc时,检测机械零件寿命最短的节点,则待测机械零件的疲劳寿命Nx=t*n/525600,单位为年;其中,n为该节点的应力循环次数,t为该节点每个应力循环的持续时长,单位为分钟。综上,根据上述实施例的机械零件疲劳寿命的检测方法,通过实时获取待测机械零件的载荷并生成载荷谱;检测待测机械零件的疲劳参数;根据上述生成的待测机械零件的载荷谱和检测得到的疲劳参数识别待测机械零件的薄弱节点以及薄弱节点对应的应力或应变;根据上述识别得到的待测机械零件的薄弱节点以及薄弱节点对应的应力或应变,确定待测机械零件的疲劳寿命,从而实现提前预估机械零件疲劳寿命,通用性强,可适用于滚动轴承等机械零件,检测结果准确,对机械零件的设计和实际生产过程具有重要的参考价值。以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍,本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本发明实施例,在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处,即应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制,并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。...
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