CN111079267B - 一种基于微观残余应力突度的装载机底盘可靠性检测方法 - Google Patents

一种基于微观残余应力突度的装载机底盘可靠性检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于微观残余应力突度的装载机底盘可靠性检测方法，包括如下步骤：S1、确定装载机底盘易损伤的区域；S2、基于漏磁方式的关键区域残余应力实时采集；S3、固定时间节点的底盘易损伤区域残余应力密集度计算；S4、固定时间节点的底盘易损伤区域残余应力突度计算；S5、装载机底盘可靠性指标的计算。该检测方法实时、高效、精度高。

Description

一种基于微观残余应力突度的装载机底盘可靠性检测方法
技术领域
本发明涉及底盘可靠性检测方法，特别涉及一种基于微观残余应力突度的装载机底盘可靠性检测方法。
背景技术
装载机作为一种常见的大型工程机械，其运行安全性问题越来越受到社会的关注。在这样的背景前提下，若无法对装载机底盘的安全状态进行实时检测就无法掌握和避免事故的发生，因此对装载机底盘的可靠性进行实时检测是必要且紧迫的。装载机底盘的可靠性检测方法有很多种，但大多通过结合宏观检测应力与常规损伤力学模型的办法，但这对于实际情况下底盘的整体可靠性检测来说存在很多局限性，准确性和检测效率都不能得到保证。如何从材料内部的残余应力的突变递归过程这一微观角度出发来对装载机底盘可靠性进行检测是目前这一研究领域存在的共性问题。
发明内容
发明目的：本发明目的是提供一种精度高的基于微观残余应力突度的装载机底盘可靠性检测方法。
技术方案：本发明提供一种基于微观残余应力突度的装载机底盘可靠性检测方法，包括如下步骤：
S1、确定装载机底盘易损伤的区域；
S2、基于漏磁方式的关键区域残余应力实时采集；
S3、固定时间节点的底盘易损伤区域残余应力密集度计算；
S4、固定时间节点的底盘易损伤区域残余应力突度计算；
S5、装载机底盘可靠性指标的计算。
进一步地，所述步骤S1中确定装载机底盘易损伤的区域，并在相应的焊缝结构区域进行标记。
进一步地，所述步骤S2中，对易损伤的区域布置漏磁方式残余应力测量装置来实时分别采集每个损伤区域的X、Y、Z三个方向的残余应力值，即：σriqx、σriqy、σriqz，
然后按式(1)对三向残余应力进行合成，即可得到每个损伤区域的实时综合残余应力值σriq，
Figure BDA0002293360560000011
其中，σriq为在q时刻第i个损伤区域所对应的综合残余应力值；σriqx为在q时刻第i个损伤区域所对应的X方向残余应力值；σriqy为在q时刻第i个损伤区域所对应的Y方向残余应力值；σriqz为在q时刻第i个损伤区域所对应的Z方向残余应力值；α为装载机底盘所对应的X向漏磁力适配系数，取值区间为1.10-1.22；β为装载机底盘所对应的Y向漏磁力适配系数，取值区间为0.765-0.85；γ为装载机底盘所对应的Z向漏磁力适配系数，取值区间为0.837-0.93；i为损伤区域的编号，i＝1.2.3....N，N为损伤区域的全部个数。
进一步地，所述步骤S3中，根据每个损伤区域的实时综合残余应力值σriq，代入下式对固定时间节点tm时第i个损伤区域的残余应力密集度值
Figure BDA0002293360560000021
进行计算，
Figure BDA0002293360560000022
其中，tm为固定时间节点的时间值；m为时间节点编号，取值区间为1，2，3...；
Figure BDA0002293360560000023
为固定时间节点tm时第i个损伤区域的残余应力密集度；/>
Figure BDA0002293360560000024
为在固定时间节点tm时第i个损伤区域所对应的综合残余应力值；q为时间；α为装载机底盘所对应的X向漏磁力适配系数，取值区间为1.10-1.22；β为装载机底盘所对应的Y向漏磁力适配系数，取值区间为0.765-0.85；γ为装载机底盘所对应的Z向漏磁力适配系数，取值区间为0.837-0.93；S(σriq)max为0-tm时刻内第i个损伤区域采集到的所有综合残余应力值中的最大值；S(σriq)min为0-tm时刻内第i个损伤区域采集到的所有综合残余应力值中的最小值；A为残余应力采集面积系数，取值为2。
进一步地，所述步骤S4中，根据各损伤区域的残余应力密集度，代入下式对固定时间节点tm的残余应力突度进行计算，
Figure BDA0002293360560000025
其中，
Figure BDA0002293360560000026
为固定时间节点tm时第i个损伤区域的残余应力突度；/>
Figure BDA0002293360560000027
为固定时间节点tm时第i个损伤区域的的残余应力密集度值；/>
Figure BDA0002293360560000028
为在固定时间节点tm时第i个损伤区域所对应的综合残余应力值；α为装载机底盘所对应的X向漏磁力适配系数，取值区间为1.10-1.22；β为装载机底盘所对应的Y向漏磁力适配系数，取值区间为0.765-0.85；γ为装载机底盘所对应的Z向漏磁力适配系数，取值区间为0.837-0.93；S(σriq)max为0-tm时刻内第i个损伤区域采集到的所有综合残余应力值中的最大值；S(σriq)min为0-tm时刻内第i个损伤区域采集到的所有综合残余应力值中的最小值；/>
Figure BDA0002293360560000031
为0-tm时刻内第i个损伤区域采集到的所有综合残余应力值中的平均值，/>
Figure BDA0002293360560000032
进一步地，所述步骤S5中，根据固定时间节点tm时第i个损伤区域的残余应力突度
Figure BDA0002293360560000033
对在固定时间节点tm时整体装载机底盘的可靠性指标H进行计算，
Figure BDA0002293360560000034
Figure BDA0002293360560000035
/>
其中，H为固定时间节点tm时整体装载机底盘的可靠性指标；Hi为固定时间节点tm时装载机第i个损伤区域的可靠性指标；S(Hi)max为固定时间节点tm时所有损伤区域的可靠性指标中的最大值；S(Hi)min为固定时间节点tm时所有损伤区域的可靠性指标中的最小值；N为损伤区域的个数；
Figure BDA0002293360560000036
为固定时间节点tm时第i个损伤区域的残余应力突度；/>
Figure BDA0002293360560000037
为固定时间节点tm时第i个损伤区域的的残余应力密集度值；/>
Figure BDA0002293360560000038
为0-tm时刻内第i个损伤区域的残余应力突度的最小值；/>
Figure BDA0002293360560000039
为0-tm时刻内第i个损伤区域的残余应力突度的最大值；A为残余应力采集面积系数，取值为2。
上述技术方案中α为装载机底盘所对应的X向漏磁力适配系数，取值区间为优选为1.22；β为装载机底盘所对应的Y向漏磁力适配系数，取值优选为0.85；γ为装载机底盘所对应的Z向漏磁力适配系数，取值优选为0.93。
有益效果：本发明区别于常规的宏观应力值，微观残余应力的突度更能够体现材料内部微观应力的复杂动态演变过程，更易于体现结构内部损伤的实时变化过程。本发明可以实现装载机可靠性的检测，并从微观残余应力的突变递归过程这一角度出发来对装载机可靠性进行检测，从而避免了通过传统阈值判据或断裂力学模型来评判整体装载机可靠性的局限性，更有效地提高装载机可靠性检测的准确性与效率。本方法尤其适应于大型装载机底盘的健康状态监测。
附图说明
图1为本发明方法的流程图。
具体实施方式
如图1所示，本实施例的基于微观残余应力突度的装载机底盘可靠性检测方法，包括以下步骤：
S1.确定装载机底盘易损伤的区域：
根据经验确定装载机底盘的常见易损伤区域，并在相应的焊缝结构区域进行标记，以便后续残余应力分布的实时采集；
S2.基于漏磁方式的关键区域残余应力实时采集：
在S1的基础上，对常见损伤区域布置漏磁方式残余应力测量装置来实时分别采集每个损伤区域的X、Y、Z三个方向的残余应力值，即：σriqx、σriqy、σriqz。
然后按式(1)对三向残余应力进行合成，即可得到每个损伤区域的实时综合残余应力值σriq。
Figure BDA0002293360560000041
其中，σriq为在q时刻第i个损伤区域所对应的综合残余应力值；σriqx为在q时刻第i个损伤区域所对应的X方向残余应力值；σriqy为在q时刻第i个损伤区域所对应的Y方向残余应力值；σriqz为在q时刻第i个损伤区域所对应的Z方向残余应力值；α为装载机底盘所对应的X向漏磁力适配系数，取值区间为1.10-1.22，优选1.22；β为装载机底盘所对应的Y向漏磁力适配系数，取值区间为0.765-0.85，优选0.85；γ为装载机底盘所对应的Z向漏磁力适配系数，取值区间为0.837-0.93，优选0.93；i为损伤区域的编号，i＝1.2.3....N，N为损伤区域的全部个数。
S3.固定时间节点的底盘易损伤区域残余应力密集度计算：
根据S2中确定的每个损伤区域的实时综合残余应力值σriq，代入下式对固定时间节点tm时第i个损伤区域的残余应力密集度值
Figure BDA0002293360560000042
进行计算。
Figure BDA0002293360560000051
其中，tm为固定时间节点的时间值；m为时间节点编号，取值区间为1，2，3...；
Figure BDA0002293360560000052
为固定时间节点tm时第i个损伤区域的残余应力密集度；/>
Figure BDA0002293360560000053
为在固定时间节点tm时第i个损伤区域所对应的综合残余应力值；q为时间；α为装载机底盘所对应的X向漏磁力适配系数，取值区间为1.10-1.22，优选1.22；β为装载机底盘所对应的Y向漏磁力适配系数，取值区间为0.765-0.85，优选0.85；γ为装载机底盘所对应的Z向漏磁力适配系数，取值区间为0.837-0.93，优选0.93；S(σriq)max为0-tm时刻内第i个损伤区域采集到的所有综合残余应力值中的最大值；S(σriq)min为0-tm时刻内第i个损伤区域采集到的所有综合残余应力值中的最小值；A为残余应力采集面积系数，取值为2。
S4.固定时间节点的底盘易损伤区域残余应力突度计算：
根据S3中各损伤区域的残余应力密集度，代入下式对固定时间节点tm的残余应力突度进行计算。
Figure BDA0002293360560000054
其中，
Figure BDA0002293360560000055
为固定时间节点tm时第i个损伤区域的残余应力突度；/>
Figure BDA0002293360560000056
为固定时间节点tm时第i个损伤区域的的残余应力密集度值；/>
Figure BDA0002293360560000057
为在固定时间节点tm时第i个损伤区域所对应的综合残余应力值；α为装载机底盘所对应的X向漏磁力适配系数，取值区间为1.10-1.22，优选1.22；β为装载机底盘所对应的Y向漏磁力适配系数，取值区间为0.765-0.85，优选0.85；γ为装载机底盘所对应的Z向漏磁力适配系数，取值区间为0.837-0.93，优选0.93；S(σriq)max为0-tm时刻内第i个损伤区域采集到的所有综合残余应力值中的最大值；S(σriq)min为0-tm时刻内第i个损伤区域采集到的所有综合残余应力值中的最小值；/>
Figure BDA0002293360560000061
为0-tm时刻内第i个损伤区域采集到的所有综合残余应力值中的平均值，/>
Figure BDA0002293360560000062
S5.装载机底盘可靠性指标的计算：
根据S4中固定时间节点tm时第i个损伤区域的残余应力突度
Figure BDA0002293360560000063
对在固定时间节点tm时整体装载机底盘的可靠性指标H进行计算。/>
Figure BDA0002293360560000064
Figure BDA0002293360560000065
其中，H为固定时间节点tm时整体装载机底盘的可靠性指标；Hi为固定时间节点tm时装载机第i个损伤区域的可靠性指标；S(Hi)max为固定时间节点tm时所有损伤区域的可靠性指标中的最大值；S(Hi)min为固定时间节点tm时所有损伤区域的可靠性指标中的最小值；N为损伤区域的个数；
Figure BDA0002293360560000066
为固定时间节点tm时第i个损伤区域的残余应力突度；/>
Figure BDA0002293360560000067
为固定时间节点tm时第i个损伤区域的的残余应力密集度值；/>
Figure BDA0002293360560000068
为0-tm时刻内第i个损伤区域的残余应力突度的最小值；/>
Figure BDA0002293360560000069
为0-tm时刻内第i个损伤区域的残余应力突度的最大值；A为残余应力采集面积系数，取值为2。/>

Claims (4)

1.一种基于微观残余应力突度的装载机底盘可靠性检测方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1、确定装载机底盘易损伤的区域；
S2、基于漏磁方式的关键区域残余应力实时采集；
S3、固定时间节点的底盘易损伤区域残余应力密集度计算；
S4、固定时间节点的底盘易损伤区域残余应力突度计算；
S5、装载机底盘可靠性指标的计算；
所述步骤S3中，根据每个损伤区域的实时综合残余应力值σriq，代入下式对固定时间节点tm时第i个损伤区域的残余应力密集度值
Figure FDA0004141331130000011
进行计算，
Figure FDA0004141331130000012
其中，tm为固定时间节点的时间值；m为时间节点编号，取值区间为1，2，3...；
Figure FDA0004141331130000013
为固定时间节点tm时第i个损伤区域的残余应力密集度；/>
Figure FDA0004141331130000014
为在固定时间节点tm时第i个损伤区域所对应的综合残余应力值；q为时间；α为装载机底盘所对应的X向漏磁力适配系数，取值区间为1.10-1.22；β为装载机底盘所对应的Y向漏磁力适配系数，取值区间为0.765-0.85；γ为装载机底盘所对应的Z向漏磁力适配系数，取值区间为0.837-0.93；S(σriq)max为0-tm时刻内第i个损伤区域采集到的所有综合残余应力值中的最大值；S(σriq)min为0-tm时刻内第i个损伤区域采集到的所有综合残余应力值中的最小值；A为残余应力采集面积系数，取值为2，
所述步骤S4中，根据各损伤区域的残余应力密集度，代入下式对固定时间节点tm的残余应力突度进行计算，
Figure FDA0004141331130000015
其中，
Figure FDA0004141331130000016
为固定时间节点tm时第i个损伤区域的残余应力突度；/>
Figure FDA0004141331130000017
为在固定时间节点tm时第i个损伤区域所对应的综合残余应力值；α为装载机底盘所对应的X向漏磁力适配系数，取值区间为1.10-1.22；β为装载机底盘所对应的Y向漏磁力适配系数，取值区间为0.765-0.85；γ为装载机底盘所对应的Z向漏磁力适配系数，取值区间为0.837-0.93；S(σriq)max为0-tm时刻内第i个损伤区域采集到的所有综合残余应力值中的最大值；S(σriq)min为0-tm时刻内第i个损伤区域采集到的所有综合残余应力值中的最小值；/>
Figure FDA0004141331130000021
为0-tm时刻内第i个损伤区域采集到的所有综合残余应力值中的平均值，/>
Figure FDA0004141331130000022
2.根据权利要求1所述的基于微观残余应力突度的装载机底盘可靠性检测方法，其特征在于：所述步骤S1中确定装载机底盘易损伤的区域，并在相应的焊缝结构区域进行标记。
3.根据权利要求1所述的基于微观残余应力突度的装载机底盘可靠性检测方法，其特征在于：所述步骤S2中，对易损伤的区域布置漏磁方式残余应力测量装置来实时分别采集每个损伤区域的X、Y、Z三个方向的残余应力值，即：σriqx、σriqy、σriqz，
然后按式(1)对三向残余应力进行合成，即可得到每个损伤区域的实时综合残余应力值σriq，
Figure FDA0004141331130000023
其中，σriq为在q时刻第i个损伤区域所对应的综合残余应力值；σriqx为在q时刻第i个损伤区域所对应的X方向残余应力值；σriqy为在q时刻第i个损伤区域所对应的Y方向残余应力值；σriqz为在q时刻第i个损伤区域所对应的Z方向残余应力值；α为装载机底盘所对应的X向漏磁力适配系数，取值区间为1.10-1.22；β为装载机底盘所对应的Y向漏磁力适配系数，取值区间为0.765-0.85；γ为装载机底盘所对应的Z向漏磁力适配系数，取值区间为0.837-0.93；i为损伤区域的编号，i＝1.2.3....N，N为损伤区域的全部个数。
4.根据权利要求1所述的基于微观残余应力突度的装载机底盘可靠性检测方法，其特征在于：所述步骤S5中，根据固定时间节点tm时第i个损伤区域的残余应力突度
Figure FDA0004141331130000024
对在固定时间节点tm时整体装载机底盘的可靠性指标H进行计算，
Figure FDA0004141331130000031
Figure FDA0004141331130000032
其中，H为固定时间节点tm时整体装载机底盘的可靠性指标；Hi为固定时间节点tm时装载机第i个损伤区域的可靠性指标；S(Hi)max为固定时间节点tm时所有损伤区域的可靠性指标中的最大值；S(Hi)min为固定时间节点tm时所有损伤区域的可靠性指标中的最小值；N为损伤区域的个数；
Figure FDA0004141331130000033
为固定时间节点tm时第i个损伤区域的残余应力突度；/>
Figure FDA0004141331130000034
为固定时间节点tm时第i个损伤区域的的残余应力密集度值；/>
Figure FDA0004141331130000035
为0-tm时刻内第i个损伤区域的残余应力突度的最小值；/>
Figure FDA0004141331130000036
为0-tm时刻内第i个损伤区域的残余应力突度的最大值；A为残余应力采集面积系数，取值为2。/>
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