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

背景技術(shù)：

三軸多激勵(lì)振動(dòng)試驗(yàn)技術(shù)是一種在X、Y、Z三個(gè)方向同時(shí)施加振動(dòng)的振動(dòng)試驗(yàn)技術(shù)。由于試驗(yàn)條件的改變，如果將X、Y、Z每個(gè)軸向振動(dòng)條件同時(shí)施加到三軸振動(dòng)上，會(huì)造成試驗(yàn)產(chǎn)品上應(yīng)力過大，引起過試驗(yàn)甚至?xí)斐僧a(chǎn)品的破壞，需要重新制定三軸振動(dòng)試驗(yàn)條件。

由于振動(dòng)試驗(yàn)中引起破壞的主要參數(shù)是關(guān)鍵點(diǎn)的最大應(yīng)力，即產(chǎn)品上關(guān)鍵部位的最大應(yīng)力。為保證三軸振動(dòng)時(shí)關(guān)鍵點(diǎn)應(yīng)力與X、Y、Z每個(gè)軸向振動(dòng)時(shí)最大等效應(yīng)力相同，以單軸振動(dòng)試驗(yàn)條件為基準(zhǔn)，設(shè)計(jì)了一種根據(jù)最大應(yīng)力等效的三軸振動(dòng)試驗(yàn)條件制定方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)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(yīng)力等效的三軸振動(dòng)試驗(yàn)條件制定方法，本發(fā)明適用于單軸振動(dòng)試驗(yàn)條件已知的情況下，根據(jù)最大應(yīng)力等效情況下三軸振動(dòng)試驗(yàn)條件的制定。

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

步驟S1：將單軸振動(dòng)中每個(gè)方向上試驗(yàn)條件施加到三軸振動(dòng)對(duì)應(yīng)方向上，根據(jù)裁剪原則，改變?nèi)S振動(dòng)每個(gè)方向上的試驗(yàn)條件，得到三軸振動(dòng)時(shí)的試驗(yàn)條件；

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

步驟S3：確定關(guān)鍵點(diǎn)，提取所述關(guān)鍵點(diǎn)在每個(gè)單軸振動(dòng)時(shí)對(duì)應(yīng)方向的最大等效應(yīng)力與三軸同時(shí)振動(dòng)時(shí)該所述關(guān)鍵點(diǎn)處的等效應(yīng)力值，根據(jù)試驗(yàn)件，計(jì)算三軸同時(shí)振動(dòng)時(shí)每個(gè)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(jìn)行裁減，得到根據(jù)最大應(yīng)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(dòng)控制譜的掃頻范圍和各拐點(diǎn)的頻率值不變，同時(shí)保持對(duì)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(diǎn)，提取所述關(guān)鍵點(diǎn)在三個(gè)單軸振動(dòng)時(shí)最大等效應(yīng)力σ＇與三軸同時(shí)振動(dòng)時(shí)該關(guān)鍵點(diǎn)處的等效應(yīng)力σ；

步驟S302：根據(jù)公式1，計(jì)算剪裁系數(shù)t

步驟S303：根據(jù)公式2，計(jì)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(diǎn)的頻率值不變，同時(shí)保持對(duì)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(shí)現(xiàn)對(duì)控制譜整體的縮減；

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

附圖說明

通過閱讀參照以下附圖對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯：

圖1為本發(fā)明三軸振動(dòng)與單軸振動(dòng)試驗(yàn)條件等效制定方法對(duì)應(yīng)的一種梯形譜；

圖2為梯形譜加速度均方根值計(jì)算圖；

圖3為本發(fā)明的步驟流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)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(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

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

其中，關(guān)鍵點(diǎn)為試驗(yàn)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(dòng)時(shí)關(guān)鍵點(diǎn)等效應(yīng)力大于每個(gè)對(duì)應(yīng)單軸單獨(dú)振動(dòng)時(shí)的等效應(yīng)力。

最大應(yīng)力等效要求任一關(guān)鍵點(diǎn)在三軸振動(dòng)時(shí)等效應(yīng)力等于單軸單獨(dú)振動(dòng)時(shí)的最大應(yīng)力值且保證剪裁后三軸振動(dòng)控制點(diǎn)輸出譜均保持梯形譜，因此需要對(duì)三軸振動(dòng)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(diǎn)的頻率值不變，即保持20Hz，80Hz，350Hz，2000Hz四個(gè)頻率點(diǎn)不變，同時(shí)保持對(duì)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?chǔ)?sub>b的值，則ω_a和ω₂的值也是隨之改變。

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

步驟301：確定關(guān)鍵點(diǎn)，提取所述關(guān)鍵點(diǎn)在三個(gè)單軸振動(dòng)時(shí)等效應(yīng)力最大值σ＇與三軸同時(shí)振動(dòng)時(shí)該關(guān)鍵點(diǎn)處的等效應(yīng)力值σ；

其中，X軸單軸振動(dòng)時(shí)X向的控制譜加速度均方根值為G_RMSX’，Y軸單軸振動(dòng)時(shí)Y向的控制譜加速度均方根值為G_RMSY’，Z軸單軸振動(dòng)時(shí)Z向的控制譜加速度均方根值為G_RMSZ’，三軸同時(shí)振動(dòng)時(shí)X向的控制譜加速度均方根值為G_RMSX，三軸同時(shí)振動(dòng)時(shí)Y向的控制譜加速度均方根值為G_RMSY，三軸同時(shí)振動(dòng)時(shí)控制譜加速度均方根值為G_RMSZ。

步驟302：設(shè)三軸振動(dòng)時(shí)三個(gè)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(dòng)時(shí)三個(gè)方向的振動(dòng)控制譜分別按照求解出的系數(shù)進(jìn)行剪裁，得到根據(jù)最大應(yīng)力等效的新控制譜。

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

梯形隨機(jī)振動(dòng)加速度功率譜密度函數(shù)均方根值計(jì)算：

對(duì)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(jì)算公式平直譜計(jì)算公式：

A₂＝ω×(f₁-f_b) (3)

升譜計(jì)算公式

降譜計(jì)算公式

式中：m＝N/3，N為譜線的斜率(dB/octive)

若N＝-3則m＝-1時(shí)，應(yīng)用羅比達(dá)法則可得

加速度總均方根值：

以上對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實(shí)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(shí)質(zhì)內(nèi)容。