【摘要】：疲勞是零件或構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、摩擦等復雜動力學特性,這些動態(tài)行為與施加的循環(huán)載荷信號相耦合,導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之間的傳遞率函數(shù),構造損傷特征變量,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。
【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)自相關函數(shù)。循環(huán)自相相關密度函數(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）、快速譜相關法（Fast-SC）[54]是三種譜相關密度函數(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，影響譜相關密度函數(shù)估計精度�？焖僮V相關法兩種方法基礎上發(fā)展而來，能夠快速準確估計譜相關密度函數(shù)。為了快速的求取振動信號的譜相關密度函數(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致試樣物理性質(zhì)的衰減，因此選速譜相關法（Fast-SC）來估計譜相關密度函數(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
【學位授予單位】：鄭州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TB302.5

【參考文獻】

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本文編號：2667524