本發(fā)明涉及力學(xué)分析，尤其涉及一種卡箍實(shí)際激勵(lì)與加速壽命實(shí)驗(yàn)激勵(lì)的換算方法與系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、單聯(lián)金屬氈卡箍，簡(jiǎn)稱單聯(lián)卡箍是航空發(fā)動(dòng)機(jī)管路系統(tǒng)的重要連接部件，主要用于將管路支撐連接在機(jī)匣。單聯(lián)卡箍可提供支撐剛度實(shí)現(xiàn)整個(gè)管路系統(tǒng)的調(diào)頻作用。同時(shí)，單聯(lián)卡箍是機(jī)匣振動(dòng)和管路振動(dòng)的相互傳遞部件。在兩種結(jié)構(gòu)振動(dòng)的共同作用下，卡箍力學(xué)性能的退化在所難免。單聯(lián)卡箍支撐剛度性能的退化會(huì)導(dǎo)致卡箍過早的發(fā)生松動(dòng)、接頭裂紋或斷裂等故障，甚至導(dǎo)致管路系統(tǒng)固有特性偏離設(shè)計(jì)值而造成嚴(yán)重的振動(dòng)問題，影響管路系統(tǒng)的可靠性。因此，系統(tǒng)的開展單聯(lián)卡箍的力學(xué)特性退化研究具有重要的工程現(xiàn)實(shí)意義。如何提出一種能夠模擬卡箍在長(zhǎng)時(shí)間服役過程中性能變化規(guī)律的方案成為目前亟待解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、要解決的技術(shù)問題

2、鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點(diǎn)、不足，本發(fā)明提供一種卡箍實(shí)際激勵(lì)與加速壽命實(shí)驗(yàn)激勵(lì)的換算方法與系統(tǒng)，其解決了如何模擬卡箍在長(zhǎng)時(shí)間服役過程中性能變化規(guī)律的技術(shù)問題。

3、技術(shù)方案

4、為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的主要技術(shù)方案包括：

5、第一方面，本發(fā)明提供一種卡箍實(shí)際激勵(lì)與加速壽命實(shí)驗(yàn)激勵(lì)的換算方法，包括：

6、s1，以2g幅值掃頻測(cè)試獲得“卡箍-質(zhì)量棒”系統(tǒng)的固有頻率，獲得卡箍變形最大的階次或響應(yīng)幅值最大的階次，確定卡箍初始的動(dòng)態(tài)傳遞率峰值，其中，g為加速度激勵(lì)，1g為9.8m/s2；

7、s2，基于加速壽命試驗(yàn)理論依據(jù)，在s1中固有頻率及10g激勵(lì)下，計(jì)算出振動(dòng)臺(tái)激勵(lì)時(shí)長(zhǎng)，通過質(zhì)量棒質(zhì)量對(duì)實(shí)際工況進(jìn)行換算；

8、s3，將s1中獲得的固有頻率作為定頻激振頻率，對(duì)“卡箍-質(zhì)量棒”系統(tǒng)開展時(shí)長(zhǎng)為30min，加速度激勵(lì)為10g的共振激勵(lì)實(shí)驗(yàn)；

9、s4，以2g幅值開展掃頻測(cè)試并獲得30min激勵(lì)時(shí)長(zhǎng)后“卡箍-質(zhì)量棒”系統(tǒng)的固有頻率；待共振實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，重新對(duì)“卡箍-質(zhì)量棒”系統(tǒng)開展掃頻測(cè)試，并根據(jù)掃頻結(jié)果，確定并記錄“卡箍-質(zhì)量棒”系統(tǒng)在經(jīng)歷過時(shí)長(zhǎng)為30min的定頻激勵(lì)測(cè)試后的固有頻率和動(dòng)態(tài)傳遞率峰值；

10、s5，重復(fù)s3和s4開展時(shí)長(zhǎng)為30×n?min的重復(fù)性測(cè)試；將s4中獲得的“卡箍-質(zhì)量棒”系統(tǒng)在經(jīng)歷過時(shí)長(zhǎng)為30×n?min的定頻激勵(lì)測(cè)試后的固有頻率作為定頻激振頻率，實(shí)現(xiàn)共振駐留；重復(fù)s3到s4，記錄每一次共振測(cè)試后獲得的固有頻率和態(tài)傳遞率峰值，直到達(dá)到預(yù)設(shè)時(shí)長(zhǎng)或卡箍損壞，結(jié)束動(dòng)態(tài)傳遞性能退化特性測(cè)試，并提取相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行力學(xué)分析。

11、可選地，在s1之前還包括：

12、通過靜態(tài)力學(xué)測(cè)試獲得卡箍的初始滯回曲線，標(biāo)定初始狀態(tài)的卡箍靜態(tài)力學(xué)特性。

13、可選地，在s5之后還包括：

14、待結(jié)束動(dòng)態(tài)傳遞性能退化特性測(cè)試后，拆下“卡箍-質(zhì)量棒”系統(tǒng)上的卡箍，進(jìn)行靜態(tài)力學(xué)測(cè)試，并記錄卡箍的滯回曲線，獲得完成加速壽命試驗(yàn)后的卡箍靜態(tài)力學(xué)特性。

15、可選地，根據(jù)如下公式通過質(zhì)量棒質(zhì)量對(duì)實(shí)際工況進(jìn)行換算：

16、

17、其中，a為實(shí)際工況下加速度；ap為等效實(shí)際工況中振動(dòng)臺(tái)提供的加速度；mp為管路的質(zhì)量；mk為卡箍的質(zhì)量；mb為質(zhì)量棒的質(zhì)量；f為實(shí)際工況激振頻率，fp為等效實(shí)際工況激振頻率。

18、可選地，根據(jù)如下公式計(jì)算振動(dòng)臺(tái)激勵(lì)時(shí)長(zhǎng)：

19、np＝tp·fp

20、nb＝tb·fb

21、其中，np和nb分別為等效實(shí)際服役工況和加速壽命實(shí)驗(yàn)中的卡箍循環(huán)次數(shù)，tp和tb分別等效實(shí)際服役工況和加速壽命實(shí)驗(yàn)中的振動(dòng)臺(tái)激勵(lì)時(shí)長(zhǎng)，fb為加速壽命試驗(yàn)中的振動(dòng)頻率。

22、可選地，根據(jù)如下公式計(jì)算ap：

23、

24、其中，ab為加速壽命實(shí)驗(yàn)中的振動(dòng)加速度。

25、可選地，所述預(yù)設(shè)時(shí)長(zhǎng)為300min。

26、第二方面，本發(fā)明提供一種卡箍實(shí)際激勵(lì)與加速壽命實(shí)驗(yàn)激勵(lì)的換算系統(tǒng)，包括：

27、振動(dòng)臺(tái)；

28、夾具支座，固定于振動(dòng)臺(tái)面上；

29、單聯(lián)金屬氈卡箍，固定連接于所述夾具支座上端；

30、質(zhì)量棒，通過卡接于單聯(lián)金屬氈卡箍進(jìn)行固定；

31、多個(gè)加速度傳感器，設(shè)置于夾具支座上用于采集基礎(chǔ)振動(dòng)激勵(lì)的輸入信號(hào)，設(shè)置于質(zhì)量棒一側(cè)用來采集質(zhì)量棒的響應(yīng)輸出；

32、工作站，與多個(gè)加速度傳感器連接，所述工作站用于對(duì)采集的基礎(chǔ)振動(dòng)激勵(lì)的輸入信號(hào)和圓柱形棒料的響應(yīng)輸出進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，完成卡箍實(shí)際激勵(lì)與加速壽命實(shí)驗(yàn)激勵(lì)的換算。

33、第三方面，本發(fā)明提供一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述程序執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)上述第一方面中任一項(xiàng)所述一種卡箍實(shí)際激勵(lì)與加速壽命實(shí)驗(yàn)激勵(lì)的換算方法。

34、第四方面，本發(fā)明提供一種存儲(chǔ)設(shè)備，包括存儲(chǔ)介質(zhì)和處理器，所述存儲(chǔ)介質(zhì)存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)上述第一方面中任一項(xiàng)所述一種卡箍實(shí)際激勵(lì)與加速壽命實(shí)驗(yàn)激勵(lì)的換算方法。

35、有益效果

36、本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的一種卡箍實(shí)際激勵(lì)與加速壽命實(shí)驗(yàn)激勵(lì)的換算方法，通過卡箍實(shí)際激勵(lì)與加速壽命實(shí)驗(yàn)激勵(lì)的換算，將實(shí)際服役工況中的高頻大激勵(lì)通過做功相等及加速壽命轉(zhuǎn)換為實(shí)驗(yàn)室工況下的質(zhì)量棒及激勵(lì)幅值和共振駐留時(shí)間，實(shí)現(xiàn)了將實(shí)際發(fā)動(dòng)機(jī)上中的一段卡箍-管路系統(tǒng)等效為卡箍-質(zhì)量棒系統(tǒng)來進(jìn)行加速度壽命實(shí)驗(yàn)，并給出了質(zhì)量棒質(zhì)量和實(shí)際管路質(zhì)量的等效關(guān)系式。以及將實(shí)際工況中的振動(dòng)激勵(lì)與實(shí)驗(yàn)激勵(lì)進(jìn)行等效轉(zhuǎn)化，獲得加速壽命實(shí)驗(yàn)的振動(dòng)參數(shù)和振動(dòng)時(shí)長(zhǎng)；從而將實(shí)際工況下大激勵(lì)、大頻率的卡箍與管的組合，等效為實(shí)際工況下小激勵(lì)、小頻率的卡箍與質(zhì)量棒的組合。對(duì)單聯(lián)卡箍的加速壽命試驗(yàn)和力學(xué)特性退化研究具有一定的意義。

技術(shù)特征：

1.一種卡箍實(shí)際激勵(lì)與加速壽命實(shí)驗(yàn)激勵(lì)的換算方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種卡箍實(shí)際激勵(lì)與加速壽命實(shí)驗(yàn)激勵(lì)的換算方法，其特征在于，在s1之前還包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種卡箍實(shí)際激勵(lì)與加速壽命實(shí)驗(yàn)激勵(lì)的換算方法，其特征在于，在s5之后還包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種卡箍實(shí)際激勵(lì)與加速壽命實(shí)驗(yàn)激勵(lì)的換算方法，其特征在于，根據(jù)如下公式通過質(zhì)量棒質(zhì)量對(duì)實(shí)際工況進(jìn)行換算：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種卡箍實(shí)際激勵(lì)與加速壽命實(shí)驗(yàn)激勵(lì)的換算方法，其特征在于，根據(jù)如下公式計(jì)算振動(dòng)臺(tái)激勵(lì)時(shí)長(zhǎng)：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種卡箍實(shí)際激勵(lì)與加速壽命實(shí)驗(yàn)激勵(lì)的換算方法，其特征在于，根據(jù)如下公式計(jì)算ap：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種卡箍實(shí)際激勵(lì)與加速壽命實(shí)驗(yàn)激勵(lì)的換算方法，其特征在于，所述預(yù)設(shè)時(shí)長(zhǎng)為300min。

8.一種卡箍實(shí)際激勵(lì)與加速壽命實(shí)驗(yàn)激勵(lì)的換算系統(tǒng)，其特征在于，包括：

9.一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述一種卡箍實(shí)際激勵(lì)與加速壽命實(shí)驗(yàn)激勵(lì)的換算方法。

10.一種存儲(chǔ)設(shè)備，包括存儲(chǔ)介質(zhì)和處理器，所述存儲(chǔ)介質(zhì)存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序時(shí)實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述一種卡箍實(shí)際激勵(lì)與加速壽命實(shí)驗(yàn)激勵(lì)的換算方法。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于力學(xué)分析技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種卡箍實(shí)際激勵(lì)與加速壽命實(shí)驗(yàn)激勵(lì)的換算方法與系統(tǒng)，該方法包括：計(jì)算實(shí)際激勵(lì)的附加質(zhì)量棒質(zhì)量及振動(dòng)臺(tái)激勵(lì)時(shí)長(zhǎng)；對(duì)“卡箍?質(zhì)量棒”系統(tǒng)開展共振激勵(lì)實(shí)驗(yàn)；獲得30min激勵(lì)時(shí)長(zhǎng)后的固有頻率；待共振實(shí)驗(yàn)結(jié)束后重新開展掃頻測(cè)試，根據(jù)掃頻結(jié)果，確定定頻激勵(lì)測(cè)試后的固有頻率和動(dòng)態(tài)傳遞率峰值；重復(fù)開展時(shí)長(zhǎng)為30×n?min的共振實(shí)驗(yàn)；將定頻激勵(lì)測(cè)試后的固有頻率作為定頻激振頻率；直到達(dá)到預(yù)設(shè)時(shí)長(zhǎng)或卡箍損壞，結(jié)束動(dòng)態(tài)傳遞性能退化特性測(cè)試，提取數(shù)據(jù)進(jìn)行力學(xué)分析。其有益效果是，確定加速壽命實(shí)驗(yàn)中振動(dòng)時(shí)間、振動(dòng)頻率、振動(dòng)幅值等參數(shù)，對(duì)單聯(lián)卡箍的加速壽命試驗(yàn)和力學(xué)特性退化具有研究意義。

技術(shù)研發(fā)人員：劉怡成,汪博,石巖,馬輝
受保護(hù)的技術(shù)使用者：東北大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9