CN108240896A - 疲劳强度测量方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种疲劳强度测量方法及装置，所述方法包括：控制激振设备向弹条施加预设激振频率范围内的激振力；控制数据采集装置对弹条在所述激振力下各位置对应的振动加速度数据及应力变化数据进行采集；对采集到的振动加速度数据及应力变化数据进行模态分析，得到弹条的多个工作模态，并从中获得弹条的目标参与模态；控制激振设备按照与目标参与模态对应的激振频率及激振幅值对弹条进行振动试验，并控制数据采集装置采集弹条对应的振动加速度数据及应力变化数据；基于采集到的弹条在目标参与模态下的振动加速度数据及应力变化数据，计算得到对应的疲劳强度。所述方法测量准确度高，测量效率高，能够降低人力资源的消耗。

Description

疲劳强度测量方法及装置

技术领域

本发明涉及疲劳强度测量技术领域，具体而言，涉及一种疲劳强度测量方法及装置。

背景技术

铁路线路是现代社会中很重要的交通工具，它的安全性与人民的生命息息相关，但在铁路线路上列车动荷载的作用下，铁路线路中轨道结构的关键扣件弹条通常会出现高频疲劳断裂失效现象。而伴随着弹条的失效，列车与钢轨之间的动力响应便会发生恶化，而弹条在列车运行过程中也将断裂飞出而砸坏列车零部件，严重威胁列车的正常运行。因此对弹条的疲劳强度进行测量便成为一个极为重要的问题。

目前，业界主流通常采用人工测量的方式来对弹条的疲劳强度进行测量，但这种测试方案的测量准确度不高，测量效率低，需要耗费大量的人力资源方能实现疲劳强度测量。

发明内容

为了克服现有技术中的上述不足，本发明的目的在于提供一种疲劳强度测量方法及装置，所述疲劳强度测量方法测量准确度高，测量效率高，能够降低人力资源的消耗。

就方法而言，本发明较佳的实施例提供一种疲劳强度测量方法，应用于与激振设备及数据采集装置电性连接的计算设备，其中所述激振设备与弹条接触以对所述弹条施加激振力，所述数据采集装置安装在所述弹条上以对所述弹条进行数据采集，所述方法包括：

控制所述激振设备向所述弹条施加预设激振频率范围内的激振力，以使所述弹条发生振动；

控制所述数据采集装置对所述弹条在所述激振力下各位置对应的振动加速度数据及应力变化数据进行采集；

对采集到的所述弹条各位置对应的振动加速度数据及应力变化数据进行模态分析，得到所述弹条的多个工作模态，并从所述多个工作模态中获得所述弹条的目标参与模态；

控制所述激振设备按照与所述目标参与模态对应的激振频率及激振幅值对所述弹条进行振动试验，并控制所述数据采集装置采集所述弹条各位置在对应激振频率及激振幅值下的振动加速度数据及应力变化数据；

基于采集到的所述弹条在所述目标参与模态下的振动加速度数据及应力变化数据，计算得到所述弹条对应的疲劳强度。

在本发明较佳的实施例中，上述控制所述激振设备向弹条施加预设激振频率范围内的激振力的步骤包括：

控制所述激振设备按照预设时间间隔地向所述弹条施加相同频率的激振力，其中所述相同频率位于预设激振频率范围内。

在本发明较佳的实施例中，上述对采集到的所述弹条各位置对应的振动加速度数据及应力变化数据进行模态分析，得到所述弹条的多个工作模态的步骤包括：

分别计算所述弹条在各位置对应的振动加速度数据的均值，及对应的应力变化数据的均值；

基于振型分解算法对所述弹条在各位置对应的振动加速度均值及应力变化均值进行振型分解，对应得到所述弹条的多个工作模态，其中每个工作模态包括对应的固有频率及对应的模态振型。

在本发明较佳的实施例中，上述从所述多个工作模态中获得所述弹条的目标参与模态的步骤包括：

对所述弹条在各工作模态下对应的参与质量及参与系数进行计算，并根据计算得到的各工作模态的参与质量及参与系数，计算各工作模态的振型参与质量参数；

根据所述弹条在各工作模态下对应的振型参与质量系数，从所述多个工作模态中选取出振型参与质量系数大于预设系数阈值的目标参与模态。

在本发明较佳的实施例中，上述控制所述激振设备按照与所述目标参与模态对应的激振频率及激振幅值对所述弹条进行振动试验的步骤包括：

基于所述弹条在所述目标参与模态下的固有频率，控制所述激振设备以对应激振频率及激振幅值分别对所述弹条进行正弦扫频振动试验及正弦定频振动试验。

在本发明较佳的实施例中，上述基于采集到的所述弹条在所述目标参与模态下的振动加速度数据及应力变化数据，计算得到所述弹条对应的疲劳强度的步骤包括：

基于所述弹条在目标参与模态下的振动加速度数据及应力变化数据，计算所述弹条针对不同激振力的响应放大因子及敏感程度；

基于计算得到的所述目标参与模态下弹条针对不同激振力的响应放大因子及敏感程度，对所述弹条的激振力容忍情况进行数据分析，得到所述弹条对应的疲劳强度。

就装置而言，本发明较佳的实施例提供一种疲劳强度测量装置，应用于与激振设备及数据采集装置电性连接的计算设备，其中所述激振设备与弹条接触以对所述弹条施加激振力，所述数据采集装置安装在所述弹条上以对所述弹条进行数据采集，所述装置包括：

控制模块，用于控制所述激振设备向所述弹条施加预设激振频率范围内的激振力，以使所述弹条发生振动；

所述控制模块，还用于控制所述数据采集装置对所述弹条在所述激振力下各位置对应的振动加速度数据及应力变化数据进行采集；

分析模块，用于对采集到的所述弹条各位置对应的振动加速度数据及应力变化数据进行模态分析，得到所述弹条的多个工作模态，并从所述多个工作模态中获得所述弹条的目标参与模态；

所述控制模块，还用于控制所述激振设备按照与所述目标参与模态对应的激振频率及激振幅值对所述弹条进行振动试验，并控制所述数据采集装置采集所述弹条各位置在对应激振频率及激振幅值下的振动加速度数据及应力变化数据；

计算模块，用于基于采集到的所述弹条在所述目标参与模态下的振动加速度数据及应力变化数据，计算得到所述弹条对应的疲劳强度。

在本发明较佳的实施例中，上述分析模块从所述多个工作模态中获得所述弹条的目标参与模态的方式包括：

对所述弹条在各工作模态下对应的参与质量及参与系数进行计算，并根据计算得到的各工作模态的参与质量及参与系数，计算各工作模态的振型参与质量参数；

根据所述弹条在各工作模态下对应的振型参与质量系数，从所述多个工作模态中选取出振型参与质量系数大于预设系数阈值的目标参与模态。

在本发明较佳的实施例中，上述控制模块控制所述激振设备按照与所述目标参与模态对应的激振频率及激振幅值对所述弹条进行振动试验的方式包括：基于所述弹条在所述目标参与模态下的固有频率，控制所述激振设备以对应激振频率及激振幅值分别对所述弹条进行正弦扫频振动试验及正弦定频振动试验。

在本发明较佳的实施例中，上述计算模块基于采集到的所述弹条在所述目标参与模态下的振动加速度数据及应力变化数据，计算得到所述弹条对应的疲劳强度的方式包括：

基于所述弹条在目标参与模态下的振动加速度数据及应力变化数据，计算所述弹条针对不同激振力的响应放大因子及敏感程度；

基于计算得到的所述目标参与模态下弹条针对不同激振力的响应放大因子及敏感程度，对所述弹条的激振力容忍情况进行数据分析，得到所述弹条对应的疲劳强度。

相对于现有技术而言，本发明较佳的实施例提供的疲劳强度测量方法及装置具有以下有益效果：所述疲劳强度测量方法测量准确度高，测量效率高，能够降低人力资源的消耗。所述疲劳强度测量方法应用于与激振设备及数据采集装置电性连接的计算设备，其中所述激振设备与弹条接触以对所述弹条施加激振力，所述数据采集装置安装在所述弹条上以对所述弹条进行数据采集。首先，所述方法通过控制所述激振设备向所述弹条施加预设激振频率范围内的激振力，以使所述弹条发生振动；其次，所述方法通过控制所述数据采集装置对所述弹条在所述激振力下各位置对应的振动加速度数据及应力变化数据进行采集；接着，所述方法通过对采集到的所述弹条各位置对应的振动加速度数据及应力变化数据进行模态分析，得到所述弹条的多个工作模态，并从所述多个工作模态中获得所述弹条的目标参与模态；然后，所述方法通过控制所述激振设备按照与所述目标参与模态对应的激振频率及激振幅值对所述弹条进行振动试验，并控制所述数据采集装置采集所述弹条各位置在对应激振频率及激振幅值下的振动加速度数据及应力变化数据；最后，所述方法基于采集到的所述弹条在所述目标参与模态下的振动加速度数据及应力变化数据，计算得到所述弹条对应的疲劳强度，从而降低人力资源的消耗，实现测量效率高且测量精准度高的疲劳强度测量。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举本发明较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对本发明权利要求保护范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明较佳的实施例提供的计算设备与激振设备及数据采集装置的交互示意图。

图2为本发明较佳的实施例提供的图1中所示的激振设备的结构示意图。

图3为本发明较佳的实施例提供的图1中所示的数据采集装置的分布示意图。

图4为本发明较佳的实施例提供的疲劳强度测量方法的一种流程示意图。

图5为图4中所示的步骤S230包括的一部分子步骤的流程示意图。

图6为图4中所示的步骤S230包括的另一部分子步骤的流程示意图。

图7为图4中所示的步骤S250包括的子步骤的流程示意图。

图8为本发明较佳的实施例提供的图1中所示的疲劳强度测量装置的一种方框示意图。

图标：100-计算设备；110-数据采集装置；120-激振设备；121-平衡基座；122-支撑工装；123-激振装置；124-导力件；200-弹条；125-振动台；126-振动台基座；1251-水平滑台；1252-动圈结构；1261-动圈基座；1262-滑台基座；127-转接工装；128-导力板；111-三向加速度传感器；112-三向应变片；300-疲劳强度测量装置；310-控制模块；320-分析模块；330-计算模块。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

请参照图1，是本发明较佳的实施例提供的计算设备100与激振设备120及数据采集装置110的交互示意图。在本发明实施例中，所示计算设备100与所述激振设备120及所述数据采集装置110电性连接，用于对待测试扣件进行人力资源消耗小、测量效率高且测量精准度高的疲劳强度测量。其中，所述待测试扣件安装在所述激振设备120上，并与所述激振设备120接触，以接收所述激振设备120施加的激振力；所述数据采集装置110安装在所述待测试扣件上，用于对该待测试扣件进行数据采集；所述计算设备100包括疲劳强度测量装置300，所述计算设备100通过所述疲劳强度测量装置300对所述激振设备120与所述数据采集装置110的工作状态进行控制，并相应地计算出待测试扣件的疲劳强度信息。

可选地，请参照图2，是本发明较佳的实施例提供的图1中所示的激振设备120的结构示意图。在本发明实施例中，所述待测试扣件为弹条200，所述激振设备120包括平衡基座121、支撑工装122、激振装置123及导力件124。所述平衡基座121用于安置所述支撑工装122及所述激振装置123，并使所述支撑工装122及所述激振装置123保持平衡；所述支撑工装122用于安装弹条200，所述激振装置123通过所述导力件124与所述支撑工装122固定连接，以通过所述导力件124向安装在所述支撑工装122上的弹条200施加激振力。

在本实施例中，所述激振装置123包括振动台125及用于承载所述振动台125的振动台基座126。所述振动台基座126固定设置在所述平衡基座121上，承载于所述振动台基座126上的振动台125用于产生激振力，所述导力件124与所述振动台125相互接触，并通过螺栓与所述振动台125及所述振动台基座126固定连接，以将所述振动台125产生的激振力传导给所述弹条200。

在本实施例中，所述振动台125包括水平滑台1251及用于产生激振力的动圈结构1252，所述水平滑台1251分别与所述导力件124及所述振动台基座126通过螺栓固定，并与所述动圈结构1252固定连接，以使所述动圈结构1252产生的激振力经由所述水平滑台1251及所述导力件124传导给所述弹条200。

其中，所述振动台基座126包括动圈基座1261及滑台基座1262。所述动圈基座1261及所述滑台基座1262分别用于承载所述动圈结构1252及所述水平滑台1251。

在本实施例中，所述导力件124包括转接工装127及导力板128。所述转接工装127与安装于所述支撑工装122上的弹条200接触，所述导力板128用于连接所述转接工装127及所述水平滑台1251，以将所述动圈结构1252产生的激振力传导给与所述转接工装127接触的弹条200。

具体地，所述导力板128与所述水平滑台1251接触并固定，所述转接工装127通过螺栓分别与所述支撑工装122及所述导力板128固定连接，所述转接工装127与安装于所述支撑工装122上的弹条200相互接触，以将经由所述水平滑台1251传导的激振力通过所述导力板128施加到所述弹条200上。

请参照图3，是本发明较佳的实施例提供的图1中所示的数据采集装置110的分布示意图。在本实施例中，所述数据采集装置110采集到的所述弹条200对应的数据可以包括振动加速度数据及应力变化数据。所述数据采集装置110包括多个三向加速度传感器111及多个三向应变片112，所述数据采集装置110通过所述多个三向加速度传感器111及所述多个三向应变片112分别采集所述弹条200各位置处的振动加速度数据及应力变化数据。

可选地，所述多个三向加速度传感器111分别设置在所述弹条200上振动响应幅度大的各位置处，用于对所述弹条200在对应激振力作用下对应位置的振动加速度数据进行采集。

可选地，所述多个三向应变片112分别设置在所述弹条200上应力变化集中的各位置处，用于对所述弹条200在对应激振力作用下对应位置的应力变化数据进行采集。

请参照图4，是本发明较佳的实施例提供的疲劳强度测量方法的一种流程示意图。在本发明实施例中，所述疲劳强度测量方法应用于图1中所示的与激振设备120及数据采集装置110电性连接的计算设备100，用于对所述弹条200进行人力资源消耗小、测量效率高且测量精准度高的疲劳强度测量。下面对图4所示的疲劳强度测量方法的具体流程和步骤进行详细阐述。

在本发明实施例中，所述疲劳强度测量方法包括以下步骤：

步骤S210，控制激振设备120向弹条200施加预设激振频率范围内的激振力，以使所述弹条200发生振动。

在本实施例中，所述计算设备100控制所述激振设备120按照预设时间间隔地向所述弹条200施加相同频率的激振力，其中所述相同频率位于预设激振频率范围内，且对应施加的激振力幅值也可相同。所述预设激振频率范围可以是20Hz～2000Hz，也可以是30Hz～3000Hz，具体的数值范围可根据实际需求进行不同的设置；所述预设时间间隔可以是30S，也可以是40S，还可以是45S，其数值可根据实际需求进行不同的配置。

步骤S220，控制数据采集装置110对所述弹条200在所述激振力下各位置对应的振动加速度数据及应力变化数据进行采集。

在本实施例中，所述计算设备100可控制所述数据采集装置110实时地对所述弹条200进行监测，并在所述弹条200受到来自于所述激振设备120的激振力时，控制所述数据采集装置110实时采集所述弹条200在对应激振力下各位置对应的振动加速度数据及应力变化数据。

步骤S230，对采集到的所述弹条200各位置对应的振动加速度数据及应力变化数据进行模态分析，得到所述弹条200的多个工作模态，并从所述多个工作模态中获得所述弹条200的目标参与模态。

在本实施例中，所述目标参与模态为所述弹条200在实际使用过程中通常使用的工作模态，该目标参与模态的数目为至少一个。所述计算设备100可通过对所述数据采集装置110采集到的振动加速度数据及应力变化数据进行模态分析，得到所述弹条200对应的多个工作模态，并相应获得所述弹条200的目标参与模态。

可选地，请参照图5，是图4中所示的步骤S230包括的一部分子步骤的流程示意图。在本实施例中，所述步骤S230中对采集到的所述弹条200各位置对应的振动加速度数据及应力变化数据进行模态分析，得到所述弹条200的多个工作模态的步骤可以包括子步骤S231及子步骤S232：

子步骤S231，分别计算所述弹条200在各位置对应的振动加速度数据的均值，及对应的应力变化数据的均值。

在本实施例中，所述计算设备100通过对所述弹条200在预设时间间隔受到的激振力的作用下各位置处对应的振动加速度数据或应力变化数据进行均值计算，得到所述弹条200在各位置对应的振动加速度数据的均值，及对应的应力变化数据的均值。

子步骤S232，基于振型分解算法对所述弹条200在各位置对应的振动加速度均值及应力变化均值进行振型分解，对应得到所述弹条200的多个工作模态。

在本实施例中，每个工作模态包括所述弹条200在对应工作模态下的固有频率及模态振型。所述计算设备100可基于振型分解算法对所述弹条200在各位置对应的振动加速度均值及应力变化均值进行振型分解，得到所述弹条200对应的多个工作模态。其中所述振动加速度均值即为振动加速度数据的均值，所述应力变化均值即为应力变化数据的均值。

可选地，请参照图6，是图4中所示的步骤S230包括的另一部分子步骤的流程示意图。在本实施例中，所述步骤S230中的从所述多个工作模态中获得所述弹条200的目标参与模态的步骤可以包括子步骤S233及子步骤S234：

子步骤S233，对所述弹条200在各工作模态下对应的参与质量及参与系数进行计算，并根据计算得到的各工作模态的参与质量及参与系数，计算各工作模态的振型参与质量参数。

在本实施例中，所述振型参与质量参数可以表征所述弹条200在实际使用过程中各工作模态的被使用频率，各工作模态对应的振型参与质量参数可通过由对应模态的参与质量及参与系数计算得到。

子步骤S234，根据所述弹条200在各工作模态下对应的振型参与质量系数，从所述多个工作模态中选取出振型参与质量系数大于预设系数阈值的目标参与模态。

在本实施例中，所述计算设备100可根据所述弹条200的类型的不同，配置不同的预设系数阈值，所述计算设备100通过将所述弹条200在不同工作模态下的振型参与质量系数，与对应预设系数阈值进行比较的方式，从所述多个工作模态中选取出振型参与质量系数大于预设系数阈值的工作模态作为该弹条200对应的目标参与模态。

步骤S240，控制所述激振设备120按照与所述目标参与模态对应的激振频率及激振幅值对所述弹条200进行振动试验，并控制所述数据采集装置110采集所述弹条200各位置在对应激振频率及激振幅值下的振动加速度数据及应力变化数据。

在本实施例中，所述计算设备100可基于所述弹条200在所述目标参与模态下的固有频率，控制所述激振设备120以对应激振频率及激振幅值分别对所述弹条200进行正弦扫频振动试验及正弦定频振动试验，并控制所述数据采集装置110采集所述弹条200各位置在对应振动试验下响应的振动加速度数据及应力变化数据。其中，所述正弦定频振动试验是以该目标参与模态的固有频率为定频，通过调整不同的激振力幅值来对该弹条200施加不同的激振力的试验；所述正弦扫频振动试验是选取固定激振力幅值的，以包含有所述弹条200在目标参与模态的固有频率的频率范围进行扫频振动力施加的试验。

步骤S250，基于采集到的所述弹条200在所述目标参与模态下的振动加速度数据及应力变化数据，计算得到所述弹条200对应的疲劳强度。

可选地，请参照图7，是图4中所示的步骤S250包括的子步骤的流程示意图。在本实施例中，所述步骤S250可以包括子步骤S251及子步骤S252：

子步骤S251，基于所述弹条200在目标参与模态下的振动加速度数据及应力变化数据，计算所述弹条200针对不同激振力的响应放大因子及敏感程度。

在本实施例中，所述不同激振力对应包括：相同激振频率而不同激振力幅值的激振力，及不同激振频率而相同激振力幅值的激振力。所述计算设备100通过对所述弹条200在目标参与模态下受到不同激振力所对应的振动加速度数据及应力变化数据进行分析，得到该弹条200针对不同激振力的响应放大因子及敏感程度。

子步骤S252，基于计算得到的所述目标参与模态下弹条200针对不同激振力的响应放大因子及敏感程度，对所述弹条200的激振力容忍情况进行数据分析，得到所述弹条200对应的疲劳强度。

在本实施例中，所述计算设备100可通过数据分析的方式根据所述弹条200针对不同激振力的响应放大因子及敏感程度，获得所述弹条200对应的疲劳强度。

请参照图8，是本发明较佳的实施例提供的图1中所示的疲劳强度测量装置300的一种方框示意图。在本发明实施例中，所述疲劳强度测量装置300应用于图1中所示的与所述激振设备120及所述数据采集装置110电性连接的计算设备100，所述疲劳强度测量装置300包括控制模块310、分析模块320及计算模块330。

所述控制模块310，用于控制激振设备120向弹条200施加预设激振频率范围内的激振力，以使所述弹条200发生振动。

所述控制模块310，还用于控制数据采集装置110对所述弹条200在所述激振力下各位置对应的振动加速度数据及应力变化数据进行采集。

所述分析模块320，用于对采集到的所述弹条200各位置对应的振动加速度数据及应力变化数据进行模态分析，得到所述弹条200的多个工作模态，并从所述多个工作模态中获得所述弹条200的目标参与模态。

所述控制模块310，还用于控制所述激振设备120按照与所述目标参与模态对应的激振频率及激振幅值对所述弹条200进行振动试验，并控制所述数据采集装置110采集所述弹条200各位置在对应激振频率及激振幅值下的振动加速度数据及应力变化数据。

所述计算模块330，用于基于采集到的所述弹条200在所述目标参与模态下的振动加速度数据及应力变化数据，计算得到所述弹条200对应的疲劳强度。

在本实施例中，所述控制模块310可以执行图4中所示的步骤S210、步骤S220及步骤S240；所述分析模块320可以执行图4中所示的步骤S230，图5中所示的子步骤S231和子步骤S232，及图6中所示的子步骤S233和子步骤S234；所述计算模块330可以执行图1中所示的步骤S250，及图7中所示的子步骤S251和子步骤S252。具体的执行过程可参照上文中对各步骤及各子步骤的详细描述。

综上所述，在本发明较佳的实施例提供的疲劳强度测量方法及装置中，所述疲劳强度测量方法测量准确度高，测量效率高，能够降低人力资源的消耗。所述疲劳强度测量方法应用于与激振设备及数据采集装置电性连接的计算设备，其中所述激振设备与弹条接触以对所述弹条施加激振力，所述数据采集装置安装在所述弹条上以对所述弹条进行数据采集。首先，所述方法通过控制所述激振设备向所述弹条施加预设激振频率范围内的激振力，以使所述弹条发生振动；其次，所述方法通过控制所述数据采集装置对所述弹条在所述激振力下各位置对应的振动加速度数据及应力变化数据进行采集；接着，所述方法通过对采集到的所述弹条各位置对应的振动加速度数据及应力变化数据进行模态分析，得到所述弹条的多个工作模态，并从所述多个工作模态中获得所述弹条的目标参与模态；然后，所述方法通过控制所述激振设备按照与所述目标参与模态对应的激振频率及激振幅值对所述弹条进行振动试验，并控制所述数据采集装置采集所述弹条各位置在对应激振频率及激振幅值下的振动加速度数据及应力变化数据；最后，所述方法基于采集到的所述弹条在所述目标参与模态下的振动加速度数据及应力变化数据，计算得到所述弹条对应的疲劳强度，从而降低人力资源的消耗，实现测量效率高且测量精准度高的疲劳强度测量。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种疲劳强度测量方法，其特征在于，应用于与激振设备及数据采集装置电性连接的计算设备，其中所述激振设备与弹条接触以对所述弹条施加激振力，所述数据采集装置安装在所述弹条上以对所述弹条进行数据采集，所述方法包括：

控制所述激振设备向所述弹条施加预设激振频率范围内的激振力，以使所述弹条发生振动；

控制所述数据采集装置对所述弹条在所述激振力下各位置对应的振动加速度数据及应力变化数据进行采集；

对采集到的所述弹条各位置对应的振动加速度数据及应力变化数据进行模态分析，得到所述弹条的多个工作模态，并从所述多个工作模态中获得所述弹条的目标参与模态；

控制所述激振设备按照与所述目标参与模态对应的激振频率及激振幅值对所述弹条进行振动试验，并控制所述数据采集装置采集所述弹条各位置在对应激振频率及激振幅值下的振动加速度数据及应力变化数据；

基于采集到的所述弹条在所述目标参与模态下的振动加速度数据及应力变化数据，计算得到所述弹条对应的疲劳强度。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制所述激振设备向弹条施加预设激振频率范围内的激振力的步骤包括：

控制所述激振设备按照预设时间间隔地向所述弹条施加相同频率的激振力，其中所述相同频率位于预设激振频率范围内。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对采集到的所述弹条各位置对应的振动加速度数据及应力变化数据进行模态分析，得到所述弹条的多个工作模态的步骤包括：

分别计算所述弹条在各位置对应的振动加速度数据的均值，及对应的应力变化数据的均值；

基于振型分解算法对所述弹条在各位置对应的振动加速度均值及应力变化均值进行振型分解，对应得到所述弹条的多个工作模态，其中每个工作模态包括对应的固有频率及对应的模态振型。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其特征在于，所述从所述多个工作模态中获得所述弹条的目标参与模态的步骤包括：

对所述弹条在各工作模态下对应的参与质量及参与系数进行计算，并根据计算得到的各工作模态的参与质量及参与系数，计算各工作模态的振型参与质量参数；

根据所述弹条在各工作模态下对应的振型参与质量系数，从所述多个工作模态中选取出振型参与质量系数大于预设系数阈值的目标参与模态。

5.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其特征在于，所述控制所述激振设备按照与所述目标参与模态对应的激振频率及激振幅值对所述弹条进行振动试验的步骤包括：

基于所述弹条在所述目标参与模态下的固有频率，控制所述激振设备以对应激振频率及激振幅值分别对所述弹条进行正弦扫频振动试验及正弦定频振动试验。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述基于采集到的所述弹条在所述目标参与模态下的振动加速度数据及应力变化数据，计算得到所述弹条对应的疲劳强度的步骤包括：

基于所述弹条在目标参与模态下的振动加速度数据及应力变化数据，计算所述弹条针对不同激振力的响应放大因子及敏感程度；

基于计算得到的所述目标参与模态下弹条针对不同激振力的响应放大因子及敏感程度，对所述弹条的激振力容忍情况进行数据分析，得到所述弹条对应的疲劳强度。

7.一种疲劳强度测量装置，其特征在于，应用于与激振设备及数据采集装置电性连接的计算设备，其中所述激振设备与弹条接触以对所述弹条施加激振力，所述数据采集装置安装在所述弹条上以对所述弹条进行数据采集，所述装置包括：

控制模块，用于控制所述激振设备向所述弹条施加预设激振频率范围内的激振力，以使所述弹条发生振动；

所述控制模块，还用于控制所述数据采集装置对所述弹条在所述激振力下各位置对应的振动加速度数据及应力变化数据进行采集；

分析模块，用于对采集到的所述弹条各位置对应的振动加速度数据及应力变化数据进行模态分析，得到所述弹条的多个工作模态，并从所述多个工作模态中获得所述弹条的目标参与模态；

所述控制模块，还用于控制所述激振设备按照与所述目标参与模态对应的激振频率及激振幅值对所述弹条进行振动试验，并控制所述数据采集装置采集所述弹条各位置在对应激振频率及激振幅值下的振动加速度数据及应力变化数据；

计算模块，用于基于采集到的所述弹条在所述目标参与模态下的振动加速度数据及应力变化数据，计算得到所述弹条对应的疲劳强度。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述分析模块从所述多个工作模态中获得所述弹条的目标参与模态的方式包括：

对所述弹条在各工作模态下对应的参与质量及参与系数进行计算，并根据计算得到的各工作模态的参与质量及参与系数，计算各工作模态的振型参与质量参数；

根据所述弹条在各工作模态下对应的振型参与质量系数，从所述多个工作模态中选取出振型参与质量系数大于预设系数阈值的目标参与模态。

9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述控制模块控制所述激振设备按照与所述目标参与模态对应的激振频率及激振幅值对所述弹条进行振动试验的方式包括：基于所述弹条在所述目标参与模态下的固有频率，控制所述激振设备以对应激振频率及激振幅值分别对所述弹条进行正弦扫频振动试验及正弦定频振动试验。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述计算模块基于采集到的所述弹条在所述目标参与模态下的振动加速度数据及应力变化数据，计算得到所述弹条对应的疲劳强度的方式包括：

基于所述弹条在目标参与模态下的振动加速度数据及应力变化数据，计算所述弹条针对不同激振力的响应放大因子及敏感程度；

基于计算得到的所述目标参与模态下弹条针对不同激振力的响应放大因子及敏感程度，对所述弹条的激振力容忍情况进行数据分析，得到所述弹条对应的疲劳强度。