[发明专利]用于测定与结构损伤有关的参数的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种测定与结构的损伤有关的参数的方法以及一种用于主动或被动减振的方法，在该方法中执行前述方法。此外本发明涉及一种结构。

背景技术

在运行中结构遭受振动的负荷，该结构例如可以是机器、机器部件以及单独的部件。这个负荷可以导致材料疲劳损伤或者甚至导致结构的完全的损坏。因此产生不同的可能性，以便主动或被动地降低动态负荷。

对振动的负荷的被动降低可以通过结构的构造方案本身来实现。这个结构可以包括例如弹性的耦合部件，该耦合部件减少将振动从一个部件到另一个相邻布置的部件上的传递。在此，这个弹性部件大多具有减振作用，此外该减振作用在其减振特征方面被改变。因此耦合器可以在该耦合器的减振中调节到传动机构的振动的频率特性上。被动减振的其他可能性是缓冲器或液压作用的减振器。

通过使用主动的调节可以实现主动降振，借助该调节有针对性地将反作用力引入结构中，以便减弱有破坏性的振动。在此，多个主动的调节主要目的在于降低振幅本身。

在工具机、调节驱动装置以及轮廓跟踪系统和工件跟踪系统的领域中使用用于降低振幅的主动的调节，借助该调节特别是应该达到机器或系统的高的定位准确性。为此在结构的至少一个位置上测量位置、速度或及速度，接着将测量的数值与额定值相比较。接着通过调节器有针对性地把实际值与额定值的偏差减小到最低。在此可以出现这个问题，即用于降低振幅的调节不期望地增加了结构的动态的负荷，该调节应该实现了高的定位准确性。因此这种调节策略对于工业的驱动系统是不利的，因为该调节策略由增长的力加载和因此结构的加大的损伤原则上可以导致过高的材料负荷。

除了用于提高定位准确性的调节方法以外，已知了一种用于减少在运行中出现的自激发的系统本身固有的振动形式的方法。在此原则上提供两种可能性。这可以防止振动激发或者实现对激发的振动的补偿。为了补偿检测振动量并且经过调节器通过该调节器的执行的可能性来补偿振动形式。在这个调节方法中也可以发生，即在一个位置上的振动的补偿导致在另一个位置上的振动和力的积累。通过测量用电器及其所在的位置的适当的选择可以应对这个问题。然而这种调节仅仅提供这种可能，即减少或防止由于共振情况通过使用振动补偿引起的损伤。减少负荷是不可能的，由于外激发或者由调节过程的补偿运动自身引起该负荷。这一直出现负荷冲击，该负荷冲击可以引起损伤。通过主动的调节量来完成避免振动激发，该调节量避开振动危险的区域或避免(Blanking(阻止))作为运行参数。在此可以同样不考虑外激发的振动。

为此，存在一种需求，给出用于损伤分析的改进的方法以及用于减少振动的负荷的方法。

发明内容

由前述的现有技术出发，本发明的目的在于，给出一种开头所述方式的方法，借助该方法可以有效地和可靠地保护结构免受损伤。

为了实现该目的，本发明提出了一种用于测定与结构的损伤有关的参数的方法，该方法具有的步骤是：

(a)在结构(2)的至少一个位置(7)上与时间相关地测量局部的负荷；

(b)建立负荷时间函数；

(c)将负荷时间函数分解为单个振荡循环；

(d)测定振荡循环的频率以及振荡循环的至少一个其他的分级参数；

(e)根据振荡循环的频率把振荡循环归入不同的频率等级；

(f)在执行一个或多个参数的分级方法的情况下，建立每个频率等级中的振荡循环的集合；

(g)测定对于结构(2)的损伤的每个频率等级的集合的相关性；并且

(h)确定对于结构(2)的损伤最相关的那一个频率等级。

换言之本发明的构想基于，检测并评估结构的振动负荷，使得实现将由负荷引起的损伤对应于振荡循环的待确定的或确定的频率范围、也就是实现负荷时间函数。在实际条件下，结构通常受到振动负荷，在该负荷下振幅、平均值和频率随着时间变化。在此表明，即一些频率对于结构的由负荷引起的损伤比其他频率起着更重要的作用。通过根据本发明的、损伤相对于频率的对应关系可以识别出非常关键的频率或频率范围。不根据在自激发或外部激发之后的频率的一般通常的分类来实现这个分析，因为该分析不必强制地与振幅的损伤作用联系起来。

为此首先在根据本发明的方法的步骤(a)中，在结构的至少一个位置上与时间相关地测量局部的负荷。该测量可以例如借助应变传感器或在使用其他相关的已知的装置的情况下无接触来实现。