本發(fā)明涉及振動試驗，具體地，涉及一種根據(jù)最大應力等效的三軸振動試驗條件制定方法。

背景技術(shù)：

三軸多激勵振動試驗技術(shù)是一種在X、Y、Z三個方向同時施加振動的振動試驗技術(shù)。由于試驗條件的改變，如果將X、Y、Z每個軸向振動條件同時施加到三軸振動上，會造成試驗產(chǎn)品上應力過大，引起過試驗甚至會造成產(chǎn)品的破壞，需要重新制定三軸振動試驗條件。

由于振動試驗中引起破壞的主要參數(shù)是關(guān)鍵點的最大應力，即產(chǎn)品上關(guān)鍵部位的最大應力。為保證三軸振動時關(guān)鍵點應力與X、Y、Z每個軸向振動時最大等效應力相同，以單軸振動試驗條件為基準，設計了一種根據(jù)最大應力等效的三軸振動試驗條件制定方法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種根據(jù)最大應力等效的三軸振動試驗條件制定方法，本發(fā)明適用于單軸振動試驗條件已知的情況下，根據(jù)最大應力等效情況下三軸振動試驗條件的制定。

根據(jù)本發(fā)明提供的根據(jù)最大應力等效的三軸振動試驗條件制定方法，包括如下步驟：

步驟S1：將單軸振動中每個方向上試驗條件施加到三軸振動對應方向上，根據(jù)裁剪原則，改變?nèi)S振動每個方向上的試驗條件，得到三軸振動時的試驗條件；

步驟S2：保持振動控制譜為梯形譜不變的裁剪原則，改變?nèi)S振動每個方向上的振動均方根值大小；

步驟S3：確定關(guān)鍵點，提取所述關(guān)鍵點在每個單軸振動時對應方向的最大等效應力與三軸同時振動時該所述關(guān)鍵點處的等效應力值，根據(jù)試驗件，計算三軸同時振動時每個方向的梯形控制譜裁減系數(shù)，分別按照求解出的梯形控制譜裁減系數(shù)進行裁減，得到根據(jù)最大應力等效的新控制譜。

優(yōu)選地，所述裁剪原則，具體為保持振動控制譜的掃頻范圍和各拐點的頻率值不變，同時保持對數(shù)功率譜密度曲線中斜線段的斜率不變。

優(yōu)選地，所述步驟S3包括如下步驟：

步驟S301：確定關(guān)鍵點，提取所述關(guān)鍵點在三個單軸振動時最大等效應力σ＇與三軸同時振動時該關(guān)鍵點處的等效應力σ；

步驟S302：根據(jù)公式1，計算剪裁系數(shù)t

步驟S303：根據(jù)公式2，計算得到X方向剪裁后控制譜G_RMSX，Y方向剪裁后控制譜G_RMSY，Z方向剪裁后控制譜G_RMSZ。

G_RMSi＝t·G_RMSi’(i＝X，Y，Z) (2)

式中G_RMSi(i＝X，Y，Z)分別為剪裁前X方向、Y方向、Z方向的控制譜。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：

1、本發(fā)明在保持輸出梯形譜掃頻范圍以及各拐點的頻率值不變，同時保持對數(shù)功率譜密度曲線中斜線段的斜率也不變，改變輸出梯形譜的直線段的值，從而實現(xiàn)對控制譜整體的縮減；

2、本發(fā)明在三軸同時振動情況下將振動控制譜進行等效裁剪，避免因三軸同時施加載荷引起試件應力過大的現(xiàn)象，避免過試驗的發(fā)生，保證了試驗的順利完成。

附圖說明

通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點將會變得更明顯：

圖1為本發(fā)明三軸振動與單軸振動試驗條件等效制定方法對應的一種梯形譜；

圖2為梯形譜加速度均方根值計算圖；

圖3為本發(fā)明的步驟流程圖。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。以下實施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應當指出的是，對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進。這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。

如圖1所示，其中，ω_a為頻率f＝20Hz處對應的加速度功率譜密度值，ω_b為f＝80Hz處對應的加速度功率譜密度值，ω₁為頻率f＝350Hz處對應的加速度功率譜密度值，ω₂為頻率f＝2000Hz處對應的加速度功率譜密度值。

其中，關(guān)鍵點為試驗產(chǎn)品上所關(guān)心的關(guān)鍵部位，如結(jié)構(gòu)連接部位等。三軸振動時關(guān)鍵點等效應力大于每個對應單軸單獨振動時的等效應力。

最大應力等效要求任一關(guān)鍵點在三軸振動時等效應力等于單軸單獨振動時的最大應力值且保證剪裁后三軸振動控制點輸出譜均保持梯形譜，因此需要對三軸振動的輸出梯形譜做剪裁。

在本發(fā)明中，保持所述輸出梯形譜掃頻范圍以及各拐點的頻率值不變，即保持20Hz，80Hz，350Hz，2000Hz四個頻率點不變，同時保持對數(shù)功率譜密度曲線中斜線段的斜率N也不變，即保持“+3”和“-3”不變，改變輸出梯形譜的直線段的值，即改變ω_b的值，則ω_a和ω₂的值也是隨之改變。

在本實施例中，本發(fā)明提供的一種根據(jù)最大應力等效的三軸振動試驗條件制定方法，具體裁剪過程如下：

步驟301：確定關(guān)鍵點，提取所述關(guān)鍵點在三個單軸振動時等效應力最大值σ＇與三軸同時振動時該關(guān)鍵點處的等效應力值σ；

其中，X軸單軸振動時X向的控制譜加速度均方根值為G_RMSX’，Y軸單軸振動時Y向的控制譜加速度均方根值為G_RMSY’，Z軸單軸振動時Z向的控制譜加速度均方根值為G_RMSZ’，三軸同時振動時X向的控制譜加速度均方根值為G_RMSX，三軸同時振動時Y向的控制譜加速度均方根值為G_RMSY，三軸同時振動時控制譜加速度均方根值為G_RMSZ。

步驟302：設三軸振動時三個方向的加速度梯形控制譜剪裁系數(shù)分別t，則t＝σ＇/σ。

步驟303：將三軸振動時三個方向的振動控制譜分別按照求解出的系數(shù)進行剪裁，得到根據(jù)最大應力等效的新控制譜。

根據(jù)梯形譜均方根值計算公式可計算出梯形譜對應參數(shù)值，得到相應方向的裁剪后的譜型。

梯形隨機振動加速度功率譜密度函數(shù)均方根值計算：

對于圖2所示的加速度功率譜密度曲線，利用升譜和降譜以及平直譜計算公式平直譜計算公式：

A₂＝ω×(f₁-f_b) (3)

升譜計算公式

降譜計算公式

式中：m＝N/3，N為譜線的斜率(dB/octive)

若N＝-3則m＝-1時，應用羅比達法則可得

加速度總均方根值：

以上對本發(fā)明的具體實施例進行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影響本發(fā)明的實質(zhì)內(nèi)容。