CN107764494B - 连接件的振动寿命测试方法 - Google Patents

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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M7/00—Vibration-testing of structures; Shock-testing of structures
    • G01M7/02—Vibration-testing by means of a shake table

Abstract

本发明涉及一种连接件的振动寿命测试方法，包括以下步骤：S1、采集连接件的振动环境数据，通过数学软件验证振动环境数据的有效性；S2、根据振动环境数据，通过数学软件进行傅里叶变换以将振动环境数据编译转化为频域信号，得到连接件的初步振动试验图谱；S3、将初步振动试验图谱输入至电动振动试验系统进行试验，并进行规范处理，得到规范振动试验图谱；S4、将规范振动图谱输入至电动振动试验系统进行振动加速试验，并对试验结果进行评估，以得到连接件在该振动环境中的使用寿命。该连接件的振动寿命测试方法能有效地减少停机风险，从而降低核电站在运行时的风险，并且，可以在核电站各个设备设施的振动环境试验中形成相应的规范。

Description

连接件的振动寿命测试方法
技术领域
本发明涉及一种连接件的振动寿命测试方法。
背景技术
振动试验是指评定产品在预期的使用环境中抗振能力而对受振动的实物或模型进行的试验。对于核电站中各仪表盘的连接件而言，由于其在实际使用过程中往往会因为出现断裂而导致整个机组停机维修，增大成本和危险性，因此需要对其进行准确的振动寿命测试。然而，目前还没有相关标准或者规范针对核电站仪表管连接件的寿命测试提出相关方案或者试验方法。
基于上述情况，有必要提出一种能准确地对核电站仪表管连接件的寿命进行测试的方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种连接件的振动寿命测试方法，能准确测出核电站仪表管连接件的振动使用寿命。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种连接件的振动寿命测试方法，包括以下步骤：
S1、采集连接件的振动环境数据，根据所述振动环境数据，通过数学软件验证所述振动环境数据的有效性；
S2、根据所述振动环境数据，通过所述数学软件进行傅里叶变换以将所述振动环境数据编译转化为频域信号，得到所述连接件的初步振动试验图谱；
S3、将所述初步振动试验图谱输入至电动振动试验系统进行试验，并进行规范处理，得到规范振动试验图谱；
S4、将所述规范振动图谱输入至所述电动振动试验系统进行振动加速试验，以得到所述连接件在该振动环境中的使用寿命。
进一步地，步骤S3中，所述规范处理具体为：
将所述初步振动试验图谱输入至电动振动试验系统进行试验，通过对比所述初步振动试验图谱中的时域信号与所述连接件在振动过程中的实际振动环境数据，验证所述初步振动试验图谱的准确性，并根据对比结果对所述初步振动试验图谱中的输入点进行加严和缩减，得到规范振动试验图谱。
进一步地，所述振动环境数据包括时间、温度、频率、加速度、应变和力。
进一步地，所述数学软件为Matlab或Mathematica或Maple或MathCAD。
进一步地，所述连接件为核电站仪表盘连接件。
本发明的有益效果在于：本发明的连接件的振动寿命测试方法将连接件在振动时的时域信号通过数学软件编译转化为频域信号以得到初步振动试验图谱，再通过对初步振动图谱进行规范处理，得到规范振动图谱，最后通过电动振动试验系统中的振动模拟的方法来进行振动加速试验，从而验证连接件的使用寿命。故，该连接件的振动寿命测试方法能有效地减少停机风险，从而降低核电站在运行时的风险，并且，可以在核电站各个设备设施的振动环境试验中形成相应的规范。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
图1为本发明所示的连接件的振动寿命测试方法的流程步骤图；
图2为本发明一实施例中工况1的母管轴向的初步振动试验图谱；
图3为本发明一实施例中工况1的水平方向的初步振动试验图谱；
图4为本发明一实施例中工况1的仪表管管轴的初步振动试验图谱；
图5为本发明一实施例中工况2的母管轴向的初步振动试验图谱；
图6为本发明一实施例中工况2的水平方向的初步振动试验图谱；
图7为本发明一实施例中工况2的仪表管管轴的初步振动试验图谱；
图8为本发明一实施例中工况3的母管轴向的初步振动试验图谱；
图9为本发明一实施例中工况3的水平方向的初步振动试验图谱；
图10为本发明一实施例中工况3的仪表管管轴的初步振动试验图谱；
图11为本发明一实施例中工况4的母管轴向的初步振动试验图谱；
图12为本发明一实施例中工况4的水平方向的初步振动试验图谱；
图13为本发明一实施例中工况4的仪表管管轴的初步振动试验图谱；
图14为本发明一实施例中初步振动试验图谱的母管轴向包络谱图；
图15为本发明一实施例中初步振动试验图谱的水平方向包络谱图；
图16为本发明一实施例中初步振动试验图谱的仪表管管轴方向包络谱图；
图17为图14所示的母管轴向包络谱图的规范振动试验图谱；
图18为图15所示的水平方向包络谱图的规范振动试验图谱；
图19为图16所示的仪表管管轴方向包络谱图的规范振动试验图谱。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
请参见图1，本发明的连接件的振动寿命测试方法包括以下步骤：
S1、采集连接件的振动环境数据，根据所述振动环境数据，通过数学软件验证所述振动环境数据的有效性，其中所述振动环境数据包括时间、温度、频率、加速度、应变和力；
S2、根据所述振动环境数据，通过所述数学软件进行傅里叶变换以将所述振动环境数据编译转化为频域信号，得到所述连接件的初步振动试验图谱；
S3、将所述初步振动试验图谱输入至电动振动试验系统进行试验，并进行规范处理，得到规范振动试验图谱；
S4、将所述规范振动图谱输入至所述电动振动试验系统进行振动加速试验，以得到所述连接件在该振动环境中的使用寿命。
在步骤S3中，所述规范处理具体为：
将所述初步振动试验图谱输入至电动振动试验系统进行试验，通过对比所述初步振动试验图谱中的时域信号与所述连接件在振动过程中的实际振动环境数据，验证所述初步振动试验图谱的准确性，并根据对比结果对所述初步振动试验图谱中的输入点进行加严和缩减，得到规范振动试验图谱。
在本实施例中，所述数学软件为Matlab，诚然，在其他实施例中，该数学软件还可为Mathematica或Maple或MathCAD。
在本实施例中，所述连接件为核电站仪表盘连接件，诚然，在其他实施例中，该连接件还可为其他特殊领域的设备或零件。
下面将结合具体实施例来对本发明的连接件的振动寿命测试方法进行进一步详细地说明。
S1、采集四组典型工况的核电站软管的振动环境数据：采样频率、振动时间、理想实用寿命、每组核电站软管振动时长占比以及现场环境温度和软管连接处温度，根据所述振动环境数据，通过数学软件Matlab验证所述振动环境数据的有效性；
S2、根据所述振动环境数据，通过所述数学软件Matlab进行傅里叶变换以将所述振动环境数据编译转化为频域信号，得到所述核电站软管的初步振动试验图谱；
S3、将所述初步振动试验图谱输入至电动振动试验系统进行试验，并进行规范处理，得到规范振动试验图谱；
S4、将所述初步振动试验图谱输入至电动振动试验系统进行试验，通过对比所述初步振动试验图谱中的时域信号与所述连接件在振动过程中的实际振动环境数据，验证所述初步振动试验图谱的准确性，并根据对比结果对所述初步振动试验图谱中的输入点进行加严和缩减，得到规范振动试验图谱。
在本实施例中，所述四组典型工况的核电站软管分别为工况1：30％Pn(额定功率)工况、工况2：55％Pn工况、工况3：390-1500工况以及工况4：并网工况。其中，工况1的振动时长占比为35％，工况2的振动时长占比为35％，工况3的振动时长占比为10％，工况4的振动时长占比为20％，数据的采样频率为3200Hz，核电站软管的理想实用寿命为10年，每年典型工况的振动时间为168小时，现场的环境温度为40-50℃，软管连接处的温度为100℃。
请参见图2至图13，本实施例所示的四组典型工况分别在母管轴向、仪表管管轴向和水平方向上的初步振动试验图谱如图所示，请结合表格1，由此可知工况3和工况4的核电站软管的振动有效值较大，工况1和工况2的核电站软管的振动有效值较小。全部谱图表现在高频的能量较大，低频的能量较小，与核电站软管的使用环境的振动情况较为吻合(软管的振动是由通气所引起的，通常这种情况高频的能量集中，具体举例为飞机的气动部件振动情况)。处理得到的全部谱图经过电动振动试验系统进行了验证，通过验证证明了该谱图的可行性和正确性。
请结合图14至16以及表格2，通过将各个方向所得到的初步振动试验图谱进行极大值包络，得到如图所示的包络谱图。
请结合表格3，再通过振动疲劳关系公式，计算得到包络谱图和各个典型工况的疲劳等效时间，并求和得出总的试验时间。
振动疲劳公式：
(W0/W1)＝(T1/T0)1/4 (随机振动)
(g0/g1)＝(T1/T0)1/6 (正弦振动)
其中，W0为规定的随机振动量值(加速度谱密度)，g2/Hz；
W1为施加的随机振动量值(加速度谱密度)，g2/Hz；
g0为规定的正弦振动量值(峰值加速度)，g；
g1为施加的正弦振动量值(峰值加速度)，g；
T0为规定的时间，h；
T1为施加的时间，h。
按照最大时间取整得出的各个方向的试验时间为83h/方向。由于试验采用单轴振动试验系统，所以一个循环的振动时间还需要乘以三倍进行试验。同时考虑到实际振动分解到三轴向同单独进行所以需要进行加严，所以对处理所得振动功率谱均乘以1.4的系数进行加严，最后得到所需要的规范振动试验图谱。
请结合图17至图19，由于包络谱图的分析谱线过密，如果要形成规范振动试验图谱则需进行简化拉平，如图所示。而经过简化拉平后的规范振动试验图谱通常会大于包络谱图，且所得出的规范振动试验图谱的量级值远远大于初步振动试验图谱的量级值得1.4倍，所以使用规范振动试验图谱时不用加严即可直接进行振动寿命试验，从而可以精确得到核电站软管的振动寿命。
综上所述：本发明的连接件的振动寿命测试方法将连接件在振动时的时域信号通过数学软件编译转化为频域信号以得到初步振动试验图谱，再通过对初步振动图谱进行规范处理，得到规范振动图谱，最后通过电动振动试验系统中的振动模拟的方法来进行振动加速试验，从而验证连接件的使用寿命。故，该连接件的振动寿命测试方法能有效地减少停机风险，从而降低核电站在运行时的风险，并且，可以在核电站各个设备设施的振动环境试验中形成相应的规范。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (4)

1.一种连接件的振动寿命测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、采集连接件的振动环境数据，根据所述振动环境数据，通过数学软件验证所述振动环境数据的有效性；
S2、根据所述振动环境数据，通过所述数学软件进行傅里叶变换以将所述振动环境数据编译转化为频域信号，得到所述连接件的初步振动试验图谱；
S3、将所述初步振动试验图谱输入至电动振动试验系统进行试验，并进行规范处理，得到规范振动试验图谱；
S4、将所述规范振动图谱输入至所述电动振动试验系统进行振动加速试验，以得到所述连接件在该振动环境中的使用寿命；
其中，步骤S3中，所述规范处理具体为：
将所述初步振动试验图谱输入至电动振动试验系统进行试验，通过对比所述初步振动试验图谱中的时域信号与所述连接件在振动过程中的实际振动环境数据，验证所述初步振动试验图谱的准确性，并根据对比结果对所述初步振动试验图谱中的输入点进行加严和缩减，得到规范振动试验图谱。
2.如权利要求1所述的连接件的振动寿命测试方法，其特征在于，所述振动环境数据包括时间、温度、频率、加速度、应变和力。
3.如权利要求1所述的连接件的振动寿命测试方法，其特征在于，所述数学软件为Matlab或Mathematica或Maple或MathCAD。
4.如权利要求1至3中任一项所述的连接件的振动寿命测试方法，其特征在于，所述连接件为核电站仪表盘连接件。
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