一种运动构件疲劳寿命预测方法
文献发布时间：2023-06-19 16:06:26
技术领域
本发明属于机械结构的疲劳寿命领域，特别涉及一种运动构件疲劳寿命预测方法。
背景技术
疲劳破坏是工程机械领域大多零部件的主要失效模式之一，据统计，大约50%~90%以上的结构破坏都是由疲劳破坏造成的，如何在设计阶段准确预测零部件的疲劳寿命，并为其设计和优化提供力学指导，已成为结构工程师亟待解决的一个关键问题。目前对机械结构件疲劳寿命预测的方法主要有：名义应力法、局部应力应变法、断裂力学法等，通过建立结构件的应力、应变或裂纹与疲劳寿命之间的映射关系，给出预测模型。以上方法常用于工程机械中关键承载结构的寿命预测，但仅是针对结构的单一工况。而运动构件运动到不同的位置时受到的载荷往往不同，由于其载荷不断变化，现有方法无法应用于运动构件的疲劳寿命预测，而建立运动构件的疲劳实验机成本又太高。因此，有必要针对运动构件建立新的疲劳寿命预测方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够实现运动构件的疲劳寿命预测方法，为机械工程中运动构件的疲劳寿命预测提供依据。
为了实现上述目的，本发明的一种运动构件疲劳寿命预测方法，其具体包括如下步骤：
S1、根据运动构件的实际工作状态，将运动构件的运动过程简化为若干运动位置，建立位置集
S2、分析位置集
S21、分别建立位置集
S22、根据运动构件的疲劳寿命设计要求，分别计算有限元模型集(
S23、得到的应力分布或应变分布中产生最大应力或最大应变的节点为运动构件的第一失效点，记为节点
S3、建立运动构件在第
S4、结构的疲劳失效是逐步累积损伤的结果，根据疲劳寿命
S5、根据损伤量
S6、根据总损伤量
进一步地，步骤S1具体为：根据运动构件的实际工作状态，将运动构件的运动过程划分为若干运动位置，建立运动构件的位置集
进一步地，步骤S3具体为：根据名义应力法或局部应变法，将运动构件第一失效点
进一步地，步骤S4具体为：将结构的损伤视为从0至1的累积过程，即完好结构的损伤量为0、结构发生疲劳失效时的损伤量为1，运动构件在第
进一步地，步骤S5中运动构件第一失效点
进一步地，步骤S6中运动构件的疲劳寿命
本发明提出了一种运动构件疲劳寿命预测方法，将运动构件的运动过程简化为若干运动位置，通过有限元分析获取运动构件在这些运动位置产生的第一失效点，将第一失效点在一个运动周期内各运动位置的疲劳损伤量作为依据，计算得到运动构件的疲劳寿命。与现有技术相比具有如下优点：
（1）将运动构件的工作过程简化为若干运动位置，可将运动构件的运动过程由动力学问题简化为静力学问题，通过设定合理的运动位置数量，可确保能够覆盖运动构件在整个运动过程的受力情况，降低了运动构件疲劳寿命预测的复杂度；
（2）本发明既可对疲劳寿命大于10
（3）提出的运动构件疲劳寿命预测方法还可应用于机械工程领域中具有多工况特征的零部件。
附图说明
图1为本发明所提供的一种运动构件疲劳寿命预测方法的总流程图；
图2为本发明所提供的某运动构件示意图；
图3为本发明所提供的某运动构件的位置集示意图；
图4为本发明所提供的某运动构件的第一失效点示意图。
附图标记说明：
1. 旋转中心；2. 圆孔；3. 重物；4. 第一运动位置；5. 第二运动位置；6. 第三运动位置；7. 第四运动位置；8. 第五运动位置；9. 第一失效点
具体实施方式
以下结合附图与具体实施方式对本发明提出的一种运动构件疲劳寿命预测方法作进一步详细描述。
如图1所示，是本发明提出的一种运动构件疲劳寿命预测方法的总流程图，具体包括以下步骤：
S1、根据运动构件的实际工作状态，将运动构件的运动过程简化为若干运动位置，建立位置集
S2、分析位置集
S21、分别建立位置集
S22、根据运动构件的疲劳寿命设计要求，分别计算有限元模型集(
S23、得到的应力分布或应变分布中产生最大应力或最大应变的节点为运动构件的第一失效点，记为节点
S3、建立运动构件在第
S4、结构的疲劳失效是逐步累积损伤的结果，根据疲劳寿命
S5、根据损伤量
S6、根据总损伤量
下面，以图2-图4所示的某运动构件为例，介绍本方法的具体实施步骤。
（1）如图2所示为某运动构件，材料为结构钢，运动构件绕旋转中心1缓慢摆动，摆动角度为
（2）分别建立步骤（1）位置集中运动构件在5个运动位置的三维模型集（
（3）利用名义应力法建立运动构件节点
（4）将步骤（2）计算得到的5个运动位置时运动构件节点
（5）根据步骤（4）计算得到该运动构件在5个运动位置节点
（6）根据步骤（5）计算得到该运动构件第一失效点
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。