[发明专利]基于异量纲干涉模型的卸胎机轴承疲劳可靠性计算方法

权利要求书

1.基于异量纲干涉模型的卸胎机轴承疲劳可靠性计算方法，其特征在于：所述预测方法包括以下步骤：

1)根据卸胎机结构，建立卸胎机三维模型，并将卸胎机三维模型导入ADAMS中进行动力学仿真分析，模拟卸胎机运作状况，获得卸胎机最下方摇臂处轴承的动载荷谱；

2)建立卸胎机最下方摇臂处轴承的三维模型，将卸胎机最下方摇臂处轴承的三维模型与ADAMS获得的动载荷谱导入ANSYS中对卸胎机最下方摇臂处轴承进行瞬态动力学分析，获得卸胎机最下方摇臂处轴承的等效应力载荷谱；

根据瞬态动力学分析结果得到轴承疲劳部位为轴承内圈，提取轴承疲劳部位应力时间历程，对上述应力时间历程进行雨流计数，将随机变幅应力转换成一系列载荷循环，并统计载荷循环的幅值与均值分布；

运用Goodman理论对上述载荷循环进行平均应力修正，将应力状态按照等寿命转换到应力比为-1的载荷循环，将修正后的载荷循环作为当量应力进行下一步的疲劳可靠性分析；

对载荷循环的幅值进行概率统计，并用威布尔分布进行拟合，求出分布相关参数，得到当量载荷分布概率密度函数；

3)运用极大似然法结合轴承钢的疲劳试验数据，求得任意应力下轴承钢的寿命分布参数；

4)根据异量纲干涉模型，完成不同寿命下的轴承疲劳可靠性计算。

2.根据权利要求1所述的基于异量纲干涉模型的卸胎机轴承疲劳可靠性计算方法，其特征在于：步骤1)中，最下方摇臂处轴承动载荷谱均包括竖向力载荷谱、轴向力载荷谱和横向载荷谱。

3.根据权利要求1所述的基于异量纲干涉模型的卸胎机轴承疲劳可靠性计算方法，其特征在于：所述步骤3)的具体方法：

采用成组法对一组实际样件进行旋转弯曲疲劳试验，将材料的S-N关系修正为实际样件S-N关系，修正公式如下：

式中，σ_a对应于材料当中试验的应力，S_a对应实际样件应力，ε为尺寸系数，β为表面质量系数，C_L为加载方式，K_f为疲劳缺口系数；

运用Basquin方程结合极大似然法估计轴承的S-N曲线，Basquin方程为

S^mN＝C；

式中，m为指数，N为疲劳寿命，C为常数；

两边取对数可得；

lgN_p＝lgC_p-mlgS；

式中下标p表示存活率，当存活率为50％时，对数寿命的中值等于对数寿命的平均值即：

μ(S)＝lgN₅₀＝lgC-m₅₀lgS；

式中，μ(S)为不同应力下的实际样件对数寿命均值；

轴承钢对数寿命服从正态分布，对数寿命均值与不同存活率下的对数寿命标准差有如下关系：

μ(S)-lgN_p＝υ_pσ(S)；

式中，σ(S)为不同应力下实际样件对数寿命标准差，υ_P是和破坏概率对应的标准正态偏量，

当疲劳寿命N服从对数正态分布，其概率密度函数为：

将不同应力与相应的寿命代入上述概率密度函数中并相乘得似然函数：

对上式两边取对数，可得：

基于上式得到任意应力下轴承钢的寿命分布参数，最终分别得到实际样件对数寿命均值与实际样件对数标准差参数方程。

4.根据权利要求3所述的基于异量纲干涉模型的卸胎机轴承疲劳可靠性计算方法，其特征在于：所述步骤4)的具体方法：根据异量纲干涉模型，对于不同可靠性下的疲劳寿命进行计算，模型如下式：

式中R为疲劳可靠性，h(S)为当量载荷分布概率密度函数，f(n,S)为不同应力下的寿命概率密度函数。