基于动应力测试的疲劳强度分析软件设计及应用-牵引动力国家重点实验室.PDF

· 软件透视 基于动应力测试的疲劳强度分析软件设计及应用 朱文婷 吴学杰 曾 华 (西南交通大学牵引动力国家重点实验室，四川 成都 610031) 摘 要：针对机车车辆线路动应力试验，基于疲劳强度评定和疲劳寿命预测理论，开发出了一套试验数据处理软件。运用雨流计数法的循环 计数算法，满足了线路动应力实验对海量数据进行计数的需求；介绍了软件的基本结构和数据处理流程。软件 已在多次线路动应力实验数据 处理中得到应用，计算结果可靠。 关键词：动应力实验；疲劳强度：雨流计数法 1引言 分。基于数据采集仪器的特点，原始数据常常需要经过分割、 随着列车营运速度的不断提高，在营运过程中，机车车辆 连接等才能进行强度计算分析，所以，数据预处理部分包含了 关键零部件的疲劳问题时有发生，个别部位或结构的疲劳问题 数据分割、数据连接，以及常规的测试信号处理手段，包括零 还相当突出，严重威胁行车安全。 漂处理，异常点处理、去均值、数据修正、原始数据查看以及滤 疲劳破坏是指材料在低于拉伸强度极限的交变应力(或应 波等功能。动应力实验数据处理模块主要集成了两个主要的算 变)的反复作用下、发生裂纹萌生和扩展并导致突然断裂的失效 法，循环计数和强度计算，既可以按步骤分步进行，也可以按流 方式…。为了防止这种破坏的发生，必须对机车车辆进行定期 程化批处理。 的疲劳强度评定和疲劳寿命预测。 软件总体设计如图1所示： 目前，对车辆在实际运营环境下的关键位置进行线路动应 力试验是车辆疲劳强度评定和疲劳寿命预测的有效手段。但线 路动应力实验所采集的数据量巨大，如何陕速有效的对所得数 据进行可靠分析，才是实验需要解决的关键问题。因此，开发出 一 套适合试验需要的试验数据处理软件是一项具有实际意义 的工作。 2动应力实验 动应力测试是工程机械中常用的测试手段，主要用于分析 构件的强度问题。目前，国内外一般采用电阻应变测量法进行 应力测试，通过粘贴应变片测得该点的应变值，然后经过一定 的计算方法得出该点的应力值。 实验采用DDS32数字式动态信号采集系统对各个测点的应 图1 软件总体构架 变信号进行全程采集。该系统是国内广泛应用的DDS数据采集 4主要算法实现 仪器，主要用于动态应变信号测量，通过高速USB2．O接口与电 脑有机集成为一体，完美实现了精密 V级信号调理，高速、高 疲劳强度分析软件的主要算法包括最大主应力计算和循 环计数两部分。 精度数据采集，具有超小型化、数字化、网络化、软件化的特 点，同时具有很高的可靠性。将电阻应变计粘贴在被测构件上， 4．1应力计算 (1)单向应变片测点应力计算公式： 当构件变形时，电阻应变计的电阻值将发生相应的变化，利用 = Es (1) 电阻应变仪将此电阻的变化测定出来，再换算成应变值，由数 (2)二向应变片测点主应力计算公式： 据采集系统记录下来，进行强度理论计算 。 E 实验采用的应变片分为单向和三向两种，量程都为10000 + ) () ， 精度等级都为0．1％。 E 3软件设计 。F (+ 。) 。 软件采用Delphi和Matlab混合编程，Delphi是可视化开发 (3)三向应变片测点主应力及其方向角计算公