专利名称：一种多轴随机载荷下疲劳损伤评估方法和监测装置的制作方法
一种多轴随机载荷下疲劳损伤评估方法和监测装置技术领域
本发明是一种多轴随机载荷下机械疲劳损伤监测装置及方法，属于机械疲劳损伤监测领域。
背景技术：
服役中的各种航空航天飞行器、压力容器、核电站、发电厂以及日常交通工具中的一些重要零部件通常会承受复杂的多轴随机或随机交互循环载荷作用。在长时间的工作中，机械疲劳成为主要的失效形式，疲劳断裂的发生往往会给国民生产带来重大经济损失， 甚至还会危及到人员安全。所以，对运行中的重要零部件进行疲劳损伤状况监测成为一个必不可少的安全保障手段之一。
目前关于疲劳损伤评估与监测，主要工作集中在单轴疲劳方面。但现代工业中绝大多数的工程结构件均在复杂多轴加载历史、恶劣环境条件下工作，所以传统的单轴疲劳强度理论远远满足不了重大装备强度评估和寿命预测等工程实际要求。因此将符合工程实际的多轴随机载荷下疲劳损伤监测方法应用于重大装备关键零部件的损伤监测，是工程实际结构损伤定量监测技术的重要发展方向。发明内容
本发明的主要目的在于针对目前疲劳监测系统的现实需求，提出了一种基于应变的多轴随机载荷下的疲劳损伤监测装置和方法。该装置及方法的优点是可以在机械关键零部件运行的整个过程中对其进行实时的疲劳损伤监测，及时报告其疲劳损伤状况，以防止疲劳断裂事故的发生。
本发明所采取的技术方案，具体结构参见
图1，该装置主要包括数据采集系统I、 数据处理系统2、数据监测系统3。其特征在于该装置的数据采集系统I包括机械关键零部件A2、应变传感器Al、数据传输线A3 ;数据处理系统2包括数据采集卡BI、交流电源B2、 USB传输线B3、功率放大器B4、A/D转换器B5 ;数据监测系统3包括计算机Cl、软件监测系统C2。软件监测系统C2，具体结构参见图2，包括用户登录模块D1、数据库D2、实时数据显示模块D3、疲劳损伤计算模块D4、历史记录保存与查看模块D5 ;其中，应变传感器Al贴于机械关键零部件A2缺口处、并且通过数据传输线A3与功率放大器B4连接，功率放大器B4 与A/D转换器B5连接，A/D转换器B5与数据采集卡BI连接，数据采集卡BI通过USB传输线B3与计算机Cl连接，数据采集卡BI通过交流电源B2供电，软件监测系统C2运行于计算机Cl上，通过USB端口 C3获取数据。用户登录模块D1、实时数据显示模块D3、疲劳损伤计算模块D4、历史记录保存与查看模块D5分别与数据库D2连接，疲劳损伤计算模块D4与历史记录保存与查看模块D5连接。
本发明为了解决随机多轴载荷下疲劳损伤评估的问题，提出一种先进的多轴疲劳损伤估算方法。
应用所述装置的一种多轴随机载荷下疲劳损伤评估的方法，其特征在于，步骤如下步骤I):读取应变时间历程载荷块数据；应变数据由数据采集卡采集并存入计算机(Cl)中，当数据量达到预先设置的点数，系统将从数据库中读取正应变和剪应变时刻点数据分别存入两个数组中；步骤2):计算等效应变损伤参量时间历程；将正应变和剪应变数组数据依照时刻点顺序用来计算等效应变损伤参量时间历程；等效应变损伤参量时间历程用如下基于临界面的多轴疲劳损伤参量进行计算
权利要求
1.多轴随机载荷下疲劳损伤监测装置，该装置主要包括数据采集系统(I)、数据处理系统(2)、数据监测系统(3)，其特征在于该装置的数据采集系统(I)包括机械关键零部件(A2)、应变传感器(Al)、数据传输线(A3)，数据处理系统(2)包括数据采集卡(BI)、交流电源(B2)、USB传输线(B3)，数据监测系统(3)包括计算机(Cl)、软件监测系统(C2);其中，应变传感器(Al)贴于机械关键零部件(A2)关键部位，并且通过数据传输线(A3)与功率放大器(B4 )连接，功率放大器(B4 )与A/D转换器(B5 )连接，A/D转换器(B5 )与数据采集卡(BI)连接，数据采集卡(BI)通过USB传输线(B3)与计算机(Cl)连接，数据采集卡(BI)通过交流电源(B2 )供电，软件监测系统(C2 )运行于计算机(Cl)上，通过USB端口( C3 )获取数据。
2.应用权利要求I所述装置的一种多轴随机载荷下疲劳损伤评估的方法，其特征在于，步骤如下 步骤I):读取应变时间历程载荷块数据； 应变数据由数据采集卡采集并存入计算机(Cl)中，当数据量达到预先设置的点数，系统将从数据库中读取正应变和剪应变时刻点数据分别存入两个数组中； 步骤2):计算等效应变损伤参量时间历程； 将正应变和剪应变数组数据依照时刻点顺序用来计算等效应变损伤参量时间历程；等效应变损伤参量时间历程用如下基于临界面的多轴疲劳损伤参量进行计算
全文摘要
一种多轴变幅载荷下机械疲劳损伤监测装置及方法，属于机械疲劳损伤监测领域。该装置主要包括数据采集系统(1)、数据处理系统(2)、数据监测系统(3)。数据采集系统1包括机械关键零部件A2、应变传感器A1、数据传输线A3，数据处理系统2包括数据采集卡B1、交流电源B2、USB传输线B3、功率放大器B4、A/D转换器B5，数据监测系统3包括计算机C1。本发明将基于临界面方法的多轴疲劳损伤评估理论应用于监测系统中，解决工程实际中常见的多轴载荷下疲劳损伤监测问题，预测结果说明提出的算法能较好地评估多轴载荷下的疲劳损伤。
文档编号G06F19/00GK102914427SQ20121038798
公开日2013年2月6日 申请日期2012年10月14日 优先权日2012年10月14日
发明者尚德广, 陈宏 , 徐光炜, 田玉杰, 刘虎, 熊健 申请人:北京工业大学