本發(fā)明涉及機(jī)械零件檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，更具體的說，本發(fā)明涉及一種機(jī)械零件疲勞壽命的檢測(cè)方法。
背景技術(shù)：
通常，機(jī)械零件如滾動(dòng)軸承，其在潤(rùn)滑良好，沒有雜質(zhì)進(jìn)入的條件下，疲勞破壞是其損壞的主要原因。事實(shí)上，由于絕大多數(shù)機(jī)械零件都工作在循環(huán)變化的載荷下，疲勞破壞不僅是滾動(dòng)軸承的主要破壞形式，疲勞破壞實(shí)際上也是通用機(jī)械零部件的主要破壞形式。根據(jù)國(guó)外的統(tǒng)計(jì)，機(jī)械零件破壞的50％-90％為疲勞破壞，而隨著機(jī)械向高溫、高速和大型化發(fā)展，機(jī)械工作應(yīng)力越來越高，工作條件越來越惡劣，疲勞破壞事故也層出不窮。
一般而言，機(jī)械零件發(fā)生疲勞破壞時(shí)，應(yīng)力水平往往遠(yuǎn)小于材料本身的屈服應(yīng)力和強(qiáng)度極限。機(jī)械零件的疲勞破壞往往突然發(fā)生，導(dǎo)致災(zāi)難性事故，業(yè)界迫切希望可以對(duì)機(jī)械零件的疲勞壽命進(jìn)行檢測(cè)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
鑒于上述問題，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種部分或全部解決上述問題的機(jī)械零件疲勞壽命的檢測(cè)方法，以提前預(yù)估機(jī)械零件疲勞壽命。
為了解決上述技術(shù)問題，本申請(qǐng)采用如下技術(shù)方案：
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種機(jī)械零件疲勞壽命的檢測(cè)方法，其包括：
實(shí)時(shí)獲取待測(cè)機(jī)械零件的載荷并生成載荷譜；
檢測(cè)待測(cè)機(jī)械零件的疲勞參數(shù)；
根據(jù)上述生成的待測(cè)機(jī)械零件的載荷譜和檢測(cè)得到的疲勞參數(shù)識(shí)別待測(cè)機(jī)械零件的薄弱節(jié)點(diǎn)以及薄弱節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的應(yīng)力或應(yīng)變；
根據(jù)上述識(shí)別得到的待測(cè)機(jī)械零件的薄弱節(jié)點(diǎn)以及薄弱節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的應(yīng)力或應(yīng)變，確定待測(cè)機(jī)械零件的疲勞壽命。
其中，所述實(shí)時(shí)獲取待測(cè)機(jī)械零件的載荷并生成載荷譜具體包括：
檢測(cè)并記錄待測(cè)機(jī)械零件的載荷時(shí)間歷程，根據(jù)待測(cè)機(jī)械零件的載荷時(shí)間歷程映射得到待測(cè)機(jī)械零件的載荷譜。
其中，所述根據(jù)待測(cè)機(jī)械零件的載荷時(shí)間歷程映射得到待測(cè)機(jī)械零件的載荷譜具體包括：
利用循環(huán)計(jì)數(shù)法對(duì)待測(cè)機(jī)械零件的載荷時(shí)間歷程進(jìn)行離散化處理，得到離散的變幅值載荷譜。
其中，所述根據(jù)待測(cè)機(jī)械零件的載荷時(shí)間歷程映射得到待測(cè)機(jī)械零件的載荷譜的具體包括：
通過時(shí)域/頻域的傅里葉變換，并在頻域經(jīng)過振動(dòng)合成實(shí)際載荷時(shí)間歷程，形成連續(xù)的隨機(jī)過程載荷譜。
其中，所述待測(cè)機(jī)械零件的疲勞參數(shù)包括：
循環(huán)應(yīng)力及對(duì)應(yīng)的應(yīng)變，載荷及對(duì)應(yīng)的壽命，以及疲勞極限。
其中，所述根據(jù)上述生成的待測(cè)機(jī)械零件的載荷譜和檢測(cè)得到的疲勞參數(shù)識(shí)別待測(cè)機(jī)械零件的薄弱節(jié)點(diǎn)以及薄弱節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的應(yīng)力或應(yīng)變具體包括：
利用修正Neuber法并結(jié)合待測(cè)機(jī)械零件的循環(huán)應(yīng)力-應(yīng)變曲線對(duì)待測(cè)機(jī)械零件進(jìn)行彈塑性求解，得到待測(cè)部件各部位的應(yīng)變歷程，并根據(jù)設(shè)定的應(yīng)變閾值比較，識(shí)別薄弱節(jié)點(diǎn)，以及薄弱節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的應(yīng)力或應(yīng)變。
其中，利用疲勞損傷累計(jì)規(guī)則確定待測(cè)機(jī)械零件的疲勞壽命。
其中，所述疲勞損傷累計(jì)規(guī)則具體包括：
一個(gè)應(yīng)力循環(huán)造成的損傷：D＝1/N,其中N為當(dāng)前載荷水平下的疲勞壽命；
變幅載荷下，n個(gè)應(yīng)力循環(huán)造成的損傷：其中Ni為對(duì)應(yīng)不同載荷水平的疲勞壽命；
臨界疲勞損傷值為Dc＝1。
其中，當(dāng)疲勞損傷達(dá)到臨界疲勞損傷值Dc時(shí)，檢測(cè)機(jī)械零件壽命最短的節(jié)點(diǎn)，則待測(cè)機(jī)械零件的疲勞壽命Nx＝t*n/525600，單位為年；
其中，n為該節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)，t為該節(jié)點(diǎn)每個(gè)應(yīng)力循環(huán)的持續(xù)時(shí)長(zhǎng)，單位為分鐘。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種機(jī)械零件疲勞壽命的檢測(cè)方法，通過實(shí)時(shí)獲取待測(cè)機(jī)械零件的載荷并生成載荷譜；檢測(cè)待測(cè)機(jī)械零件的疲勞參數(shù)；根據(jù)上述生成的待測(cè)機(jī)械零件的載荷譜和檢測(cè)得到的疲勞參數(shù)識(shí)別待測(cè)機(jī)械零件的薄弱節(jié)點(diǎn)以及薄弱節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的應(yīng)力或應(yīng)變；根據(jù)上述識(shí)別得到的待測(cè)機(jī)械零件的薄弱節(jié)點(diǎn)以及薄弱節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的應(yīng)力或應(yīng)變，確定待測(cè)機(jī)械零件的疲勞壽命，從而實(shí)現(xiàn)提前預(yù)估機(jī)械零件疲勞壽命，通用性強(qiáng)，可適用于滾動(dòng)軸承等機(jī)械零件，檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確，對(duì)機(jī)械零件的設(shè)計(jì)和實(shí)際生產(chǎn)過程具有重要的參考價(jià)值。
附圖說明
為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明中記載的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的一種機(jī)械零件疲勞壽命的檢測(cè)方法的具體實(shí)施例流程示意圖。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
參考圖1所示，該圖是根據(jù)本發(fā)明一種機(jī)械零件疲勞壽命的檢測(cè)方法的具體實(shí)施例流程示意圖。
如圖示，本實(shí)施例的機(jī)械零件疲勞壽命的檢測(cè)方法主要包括如下步驟：
步驟S1：實(shí)時(shí)獲取待測(cè)機(jī)械零件的載荷，生成載荷譜；
具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，可首先檢測(cè)并記錄待測(cè)機(jī)械零件的載荷時(shí)間歷程，根據(jù)待測(cè)機(jī)械零件的載荷時(shí)間歷程映射得到待測(cè)機(jī)械零件的載荷譜。通過所述載荷譜，可以以清晰數(shù)學(xué)形式進(jìn)行描述且能夠本質(zhì)地反映零部件所受載荷情況，便于后續(xù)對(duì)待測(cè)機(jī)械零件的薄弱節(jié)點(diǎn)進(jìn)行識(shí)別，也便于計(jì)算機(jī)讀取和處理。
作為一個(gè)可選的實(shí)施方式，上述根據(jù)待測(cè)機(jī)械零件的載荷時(shí)間歷程映射得到待測(cè)機(jī)械零件的載荷譜的具體實(shí)現(xiàn)可采用如下方式，即：利用循環(huán)計(jì)數(shù)法對(duì)待測(cè)機(jī)械零件的載荷時(shí)間歷程進(jìn)行離散化處理，得到離散的變幅值載荷譜。
另外，作為另一個(gè)可選的實(shí)施方式，上述根據(jù)待測(cè)機(jī)械零件的載荷時(shí)間歷程映射得到待測(cè)機(jī)械零件的載荷譜的具體實(shí)現(xiàn)還可以采用如下方式，即：通過時(shí)域/頻域的傅里葉變換，并在頻域經(jīng)過振動(dòng)合成實(shí)際載荷時(shí)間歷程，形成連續(xù)的隨機(jī)過程載荷譜。
步驟S2：檢測(cè)待測(cè)機(jī)械零件的疲勞參數(shù)；
具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，本實(shí)施例中待測(cè)機(jī)械零件的疲勞參數(shù)可包括循環(huán)應(yīng)力及對(duì)應(yīng)的應(yīng)變，載荷及對(duì)應(yīng)的壽命，以及疲勞極限等，實(shí)際中還可以根據(jù)實(shí)際情況確定其他疲勞參數(shù)，這里不做具體限定。
步驟S3：根據(jù)待測(cè)機(jī)械零件的載荷譜和疲勞參數(shù)識(shí)別待測(cè)機(jī)械零件的薄弱節(jié)點(diǎn)，以及薄弱節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的應(yīng)力或應(yīng)變；
具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，本實(shí)施例中可采用如各種方式進(jìn)行識(shí)別，例如利用修正Neuber法并結(jié)合待測(cè)機(jī)械零件的循環(huán)應(yīng)力-應(yīng)變曲線對(duì)待測(cè)機(jī)械零件進(jìn)行彈塑性求解，得到待測(cè)部件各部位的應(yīng)變歷程，并根據(jù)設(shè)定的應(yīng)變閾值比較，識(shí)別薄弱節(jié)點(diǎn)，以及薄弱節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的應(yīng)力或應(yīng)變。由于待測(cè)機(jī)械零件的薄弱節(jié)點(diǎn)是影響其疲勞壽命的本質(zhì)內(nèi)在因素，通過識(shí)別待測(cè)機(jī)械零件的薄弱節(jié)點(diǎn)，可以為后續(xù)計(jì)算待測(cè)機(jī)械零件的疲勞壽命提供依據(jù)，提高計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性。
步驟S4：根據(jù)待測(cè)機(jī)械零件的薄弱節(jié)點(diǎn)，以及薄弱節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的應(yīng)力或應(yīng)變，利用疲勞損傷累計(jì)規(guī)則，計(jì)算待測(cè)機(jī)械零件的疲勞壽命。
具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，本實(shí)施例中可采用下述的疲勞損傷累計(jì)規(guī)則，即：
一個(gè)應(yīng)力循環(huán)造成的損傷：D＝1/N,其中N為當(dāng)前載荷水平下的疲勞壽命；
變幅載荷下，n個(gè)應(yīng)力循環(huán)造成的損傷：其中Ni為對(duì)應(yīng)不同載荷水平的疲勞壽命；
臨界疲勞損傷值為Dc＝1。
通過疲勞損傷累計(jì)規(guī)則，可以計(jì)算單吃應(yīng)力循環(huán)造成的損傷，以及多次應(yīng)力循環(huán)造成的累計(jì)損傷，并結(jié)合臨界疲勞值即可計(jì)算出待測(cè)機(jī)械零件的疲勞壽命。
需要說明的，本步驟S4中，當(dāng)疲勞損傷達(dá)到臨界疲勞損傷值Dc時(shí)，檢測(cè)機(jī)械零件壽命最短的節(jié)點(diǎn)，則待測(cè)機(jī)械零件的疲勞壽命Nx＝t*n/525600，單位為年；
其中，n為該節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)，t為該節(jié)點(diǎn)每個(gè)應(yīng)力循環(huán)的持續(xù)時(shí)長(zhǎng)，單位為分鐘。
綜上，根據(jù)上述實(shí)施例的機(jī)械零件疲勞壽命的檢測(cè)方法，通過實(shí)時(shí)獲取待測(cè)機(jī)械零件的載荷并生成載荷譜；檢測(cè)待測(cè)機(jī)械零件的疲勞參數(shù)；根據(jù)上述生成的待測(cè)機(jī)械零件的載荷譜和檢測(cè)得到的疲勞參數(shù)識(shí)別待測(cè)機(jī)械零件的薄弱節(jié)點(diǎn)以及薄弱節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的應(yīng)力或應(yīng)變；根據(jù)上述識(shí)別得到的待測(cè)機(jī)械零件的薄弱節(jié)點(diǎn)以及薄弱節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的應(yīng)力或應(yīng)變，確定待測(cè)機(jī)械零件的疲勞壽命，從而實(shí)現(xiàn)提前預(yù)估機(jī)械零件疲勞壽命，通用性強(qiáng)，可適用于滾動(dòng)軸承等機(jī)械零件，檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確，對(duì)機(jī)械零件的設(shè)計(jì)和實(shí)際生產(chǎn)過程具有重要的參考價(jià)值。
以上對(duì)本發(fā)明實(shí)施例所提供的技術(shù)方案進(jìn)行了詳細(xì)介紹，本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的原理以及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說明只適用于幫助理解本發(fā)明實(shí)施例的原理；同時(shí)，對(duì)于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，在具體實(shí)施方式以及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處，即應(yīng)該注意的是上述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說明而不是對(duì)本發(fā)明進(jìn)行限制，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離所附權(quán)利要求的范圍的情況下可設(shè)計(jì)出替換實(shí)施例。