[发明专利]一种可控震源振动器平板疲劳寿命的预测方法

权利要求书

1.一种可控震源振动器平板疲劳寿命的预测方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1.对纵波可控震源振动器进行简化并建立有限元模型；

步骤2.在振动器地震波激发工况下，将振动器分为平板和平板以上结构通过最大应力和安全系数校核振动器结构强度；

步骤3.对步骤1建立的初始状态下的有限元模型进行平板关键部位确定；

步骤4.对步骤3确立的平板关键部位建立疲劳失效模型与疲劳试验；

步骤5.对步骤4中的三类平板试件进行疲劳寿命分析；

步骤6.对步骤4的平板试件进行S-N曲线试验拟合；

步骤7.对步骤6的平板结构的S-N曲线进行修正；

步骤8.基于S-N曲线法的疲劳寿命预测模型。

2.按照权利要求1所述的一种可控震源振动器平板疲劳寿命的预测方法，其特征在于：步骤1中，对所述可控震源振动器建立有限元模型范围包括激振力的变化规律符合频率随时间线性增大的正弦信号、振动器平板与大地接触边界和大地四周固定约束与无反射边界条件。

3.按照权利要求1所述的一种可控震源振动器平板疲劳寿命的预测方法，其特征在于：步骤2中，在振动器地震波激发工况下，找出振动器在工作过程中危险点的位置及应力的最大值，确定可控震源振动器所受最大应力值均远小于材料的屈服极限，安全系数均远大于许用安全系数，故振动器整体结构安全性较高。

4.按照权利要求1所述的一种可控震源振动器平板疲劳寿命的预测方法，其特征在于：在步骤3中，通过综合多个关键部位的应力分析、疲劳分析和变形分析找到最容易疲劳失效部位，确定应力分布较大，疲劳损伤值最大，变形较大的部位为平板结构疲劳破坏最关键的部位。

5.按照权利要求1所述的一种可控震源振动器平板疲劳寿命的预测方法，其特征在于：在步骤4中，布设了一定量的应变花(45°应变花)，分别可以采集标定方向0°，45°和90°的应变量，通过以下计算原理可以计算出测点主应变和主应力值；由可得45°方向的线应变所以γ_xy＝2ε₄₅-ε₀-ε_90°，将ε_x，ε_y和γ_xy值代入得到主应变的方向为ε_x，ε_y和γ_xy值代入得到主应变的大小为：由胡克定理得到该点的主应力为最后对试件应变随循环数变化规律分析。

6.按照权利要求1所述的一种可控震源振动器平板疲劳寿命的预测方法，其特征在于：在步骤5中，根据三类特征试件的疲劳部位裂纹统计和疲劳寿命统计，确定各类型试件疲劳寿命，与振动器平板关键部位动态仿真力学分析结果一致。

7.按照权利要求1所述的一种可控震源振动器平板疲劳寿命的预测方法，其特征在于：在步骤6中，平板试件的S-N曲线可由平板在一定应力水平下的疲劳寿命测试试验数据拟合得到，通过对幂函数式S^m·N＝C两边取对数得：

lg N＝lg C-m lg S

其中，m与C是与材料、应力比、加载方式等有关的参数；金属疲劳试验规范和结构钢材料参数选取原则确定45钢常温条件下参数m＝7.3144，根据三类试件的疲劳试验测试的寿命数据可推导出试验条件下的对数形式S-N曲线表达式如下：

lg N＝23.5933-7.3144lg S