[发明专利]考核疲劳振动对产品组部件固定角度影响和预测的方法

说明书

本发明涉及一种考核疲劳振动对产品组部件固定角度影响和预测的方法，所述方法包括S100、建立待考核产品的三维几何结构模型；S200、以三维几何结构模型为基础，建立待考核产品的有限元结构模型；S300、基于有限元结构模型在求解器中进行自由模态计算；S400、基于不同方向、不同幅值的振动方案，对待考核产品进行不间断疲劳振动响应计算，并形成数据样本；S500、基于神经网络拟合疲劳振动相关参数与产品组部件结构固定角度之间的数学函数，并建立角度变化失效的极限状态方程；S600、选取S400中数据样本对拟合的数学函数进行试验验证；S700、采用多项式函数拟合隐式极限状态函数，并基于置信区间进行可靠性预测。该方法使得产品设计及维护更加容易。

技术领域

本发明涉及产品可靠性研究领域，特别涉及一种考核疲劳振动对产品组部件固定角度影响和预测的方法。

背景技术

振动载荷广泛存在于各类产品的运输或工作环境中，产品结构在这些振动载荷激励下产生振动响应，会导致各组部件的原固定角度发生变化，长期处于疲劳振动工作环境中，该微小变化会经长时间累积造成大的变化，这在很大程度上降低了产品的使用可靠性，而产品可靠度的预测对指导产品设计和维护具有重要意义，因而，考核疲劳振动对产品组部件的固定角度影响意义重大。

但疲劳振动环境的特点是振动幅度小、振动频率随机、短时间内对产品的性能影响较小，长时间内对产品的累积损伤较大。现阶段考核产品疲劳振动响应性能主要通过实际工作环境或疲劳振动试验台加载随机振动频谱来考核产品的性能，存在考核时间较长，无法实时观测到产品内部振动响应损伤等问题，导致设计和维护产品时无法有效改进产品内部结构应对疲劳振动的不利因素。

因而，有必要寻求一种可快速考核疲劳振动对产品组部件固定角度的失效影响和可靠度预测的方法。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种能快速考核疲劳振动对产品组部件固定角度影响和预测的方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为：一种考核疲劳振动对产品组部件固定角度影响和预测的方法，其特征在于：所述方法包括，

S100、建立待考核产品的三维几何结构模型；

S200、以三维几何结构模型为基础，建立待考核产品的有限元结构模型；

S300、基于有限元结构模型在求解器中进行自由模态计算；

S400、基于不同方向、不同幅值的振动方案，基于有限元的耐久性受迫响应计算模型对待考核产品进行不间断疲劳振动响应计算，并形成数据样本；

S500、基于神经网络拟合疲劳振动相关参数与产品组部件结构固定角度之间的数学函数，并建立角度变化失效的极限状态方程，所述相关参数包括X/Y/Z方向的振动加速度、机械系统组部件的几何累计误差；

S600、选取S400中数据样本对拟合的数学函数进行试验验证；

S700、以基于神经网络建立的极限状态方程为目标函数，采用多项式函数拟合隐式极限状态函数，并基于置信区间进行可靠性预测。

进一步的，所述S300包括以下步骤，

S3100、根据实际应用工况，以履带车固紧货物的窄带随机振动程序数据作为依据，计算道路激励的功率谱密度；

S3200、基于功率谱密度所反映激励能量和频谱特征，计算均值、方差、峰值加速度；

S3300、根据均值、方差、峰值加速度，确定自由模态计算的频率范围，并基于有限元结构模型，在nastran求解器中进行自由模态计算，以得到产品结构自由振动的固有属性，分析振动时结构各组部部件的状态。

进一步地，所述S400包括以下步骤，