一种基于疲劳的车载设备振动加速因子的确定方法技术

本发明专利技术提供了一种基于疲劳的车载设备振动加速因子的确定方法，步骤包括：步骤1；构建单自由度车载设备模型，设计车载设备运动方程式；步骤2，确定台面加速度

【技术实现步骤摘要】
一种基于疲劳的车载设备振动加速因子的确定方法
本专利技术属于车载设备的振动试验
，具体涉及一种基于疲劳的车载设备振动加速因子的确定方法。
技术介绍
加速因子是加速寿命试验的一个重要参数，它是加速应力下产品某种寿命特征值与正常应力下寿命特征值的比值，也可称为加速系数，是一个无量纲数，加速因子反映加速寿命试验中某加速应力水平的加速效果，即加速应力的函数。任何设备或结构在振动过程中，其内部即处于重复应力作用之下，每一次振动即产生一次应力循环，从而产生一定的损伤，当振动一定次数后，损伤累积到某一个值，设备或结构就产生破坏。据经验可知，如果振动量值很大，则破坏将很快发生，如果振动量值很小，则需要很长时间才能破坏，甚至不发生破坏。因此，可以用增加振动量值的办法来缩短振动试验时间。文献CN108399278A提供了一种电子装备多因素加速因子计算方法，包括：针对影响电子设备寿命的不同因素，分别构建单点应力损伤模型并且计算得到对应的加速因子；基于电子装备的特点以及单点应力损伤模型，构建整个电子装备基于竞争失效的故障模型；基于构建的竞争失效故障模型，根据统计等效原则计算得到电子装备的加速因子。该方法是通过在温度、湿度、振动及电应力及其组合等各种应力条件下的失效机理和失效形式进行分析并构建相应的应力失效模型，根据不同因素、故障模型及系统的寿命模型得到电子装备的加速因子。然而，这种方法并不能用于车载设备振动加速因子的确定，因此，有必要开发一种专用于车载设备振动加速因子的模型构建方法。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种基于疲劳的车载设备振动加速因子的确定方法。为了实现上述目的，本专利技术采用了如下所述技术方案。一种基于疲劳的车载设备振动加速因子的确定方法，其特征在于步骤包括：步骤1，构建单自由度车载设备模型，设计车载设备运动方程式(Ⅰ)，式中，m表示车载设备质量，表示车载设备加速度，σ表示车载设备中的应力，S表示车载设备的截面积；步骤2，根据式(Ⅱ)确定台面加速度Ael和振动车载设备内应力的关系，式中，A表示任一振动台面加速度，σ表示对应的振动车载设备中的振动应力，σel表示持久极限应力，n表示材料特征阻尼分布曲线的斜率，Ael表示对应的台面加速度；步骤3，根据式(Ⅲ)确定循环次数，式中，A、N表示任一振动台面加速度及其对应的车载设备破坏循环次数，Ael、Nel表示对应持久极限应力时的台面加速度和破坏循环次数，b表示典型的σ-N曲线的斜率，n表示材料特征阻尼分布曲线的斜率；步骤4，根据使(Ⅰ)、式(Ⅱ)和式(Ⅲ)构建车载设备振动加速因子模型式(Ⅳ)，根据式(Ⅳ)和(Ⅴ)确定车载设备振动加速因子，K＝b/(n-1)……………………………………………………Ⅴ式中，α表示加速因子，A表示任一振动台面加速度，表示对应于持久极限应力时的台面加速度，n表示材料特征阻尼分布曲线的斜率,b表示典型的σ-N曲线的斜率。作为优选，所述车载设备为车载电子元器件。作为更优选，所述车载设备为车载伺服控制器。采用本专利技术方法构建的车载设备振动加速因子模型，能够在保持失效机理不变的情况下确定加速因子，更准确地缩短试验时间，便于对试验时间给出一个定量结论，例如：根据振动试样材料本身确定b＝9.1、n＝2.4，则可得出K＝6.5，将振动量值增加为原来的1.43(α＝1.43)，则试验时间可缩短为原来的1/10；当然，这仅仅是一个示例，实际应用中可在一定范围内视材料情况而定，从而获取合适的试验时间。采用本专利技术方法构建的车载设备振动加速因子模型，主要适用于确定车载伺服控制器、车载定位器等车载电子元器件的振动加速因子，这位车载设备振动加速因子的获取开辟了一种全新的方法。附图说明图1为单自由度车载设备模型示意图，图中，X、Y分别表示车载设备和台面运动。具体实施方式下面对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。在此指出以下实施例不能理解为对本专利技术保护范围的限制，本领域普通技术人员根据本专利技术的内容作出一些非本质改进和调整，均在本专利技术保护范围内。实施例根据材料疲劳破坏曲线的特点可知，当振动设备中的应力增加时，其破坏循环次数N就要相应地减少，反过来说，如要求设备提前破坏，则必须使振动设备中的应力增加才行，这即是加速的原理。但是在实际试验中输入的不是振动设备中应力，而是台面加速度，为此，我们必须建立起台面加速度和破坏循环次数之间的关系，既然我们已知振动设备中应力和破坏循环次数的关系，那么，只要能得到台面加速度和设备中应力的关系，就可以得到台面加速度和破坏循环次数之间的关系。为了得到这个关系，我们要假设一个单自由度承载元件模型，如图1所示，这个模型的质量为m，承载元件的截面积为S，弹性模量为E，台面的运动以u来表示，质量的运动以x来表示，当台面振动时，在承载元件中引起拉伸和压缩应力，其质量m的运动方程设计为运动方程式(Ⅰ)。一种基于疲劳的车载设备振动加速因子的确定方法，其特征在于步骤包括：步骤1，构建单自由度车载设备模型，设计车载设备运动方程式(Ⅰ)，式中，m表示车载设备质量，表示车载设备加速度，σ表示车载设备中的应力，S表示车载设备的截面积；步骤2，根据式(Ⅱ)确定台面加速度Ael和振动车载设备内应力的关系，式中，A表示任一振动台面加速度，σ表示对应的振动车载设备中的振动应力，σel表示持久极限应力，n表示材料特征阻尼分布曲线的斜率，Ael表示对应的台面加速度；步骤3，根据式(Ⅲ)确定循环次数，式中，A、N表示任一振动台面加速度及其对应的车载设备破坏循环次数，Ael、Nel表示对应持久极限应力时的台面加速度和破坏循环次数，b表示典型的σ-N曲线的斜率，n表示材料特征阻尼分布曲线的斜率；步骤4，根据使(Ⅰ)、式(Ⅱ)和式(Ⅲ)构建车载设备振动加速因子模型式(Ⅳ)，根据式(Ⅳ)和(Ⅴ)确定车载设备振动加速因子，K＝b/(n-1)……………………………………………………Ⅴ式中，α表示加速因子，A表示任一振动台面加速度，表示对应于持久极限应力时的台面加速度，n表示材料特征阻尼分布曲线的斜率,b表示典型的σ-N曲线的斜率。采用本实施例中构建的车载设备振动加速因子模型，能够在保持失效机理不变的情况下确定加速因子，更准确地缩短试验时间，便于对试验时间给出一个定量结论，具体地：根据振动试样(车载伺服控制器)材料本身确定b＝9.1、n＝2.4，则可得出K＝6.5，将振动加速因子增加为原来的1.43，即α＝1.43，相应地，试验时间可缩短为原来的1/10。本实施例中仅仅列举了一个示例，实际应用中可在一定范围内视材料情况并结合《振动与冲击手册》而定b、n、K值，从而获取合适的试验时间。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于疲劳的车载设备振动加速因子的确定方法，其特征在于步骤包括：/n步骤1，构建单自由度车载设备模型，设计车载设备运动方程式(Ⅰ)，/n

【技术特征摘要】
1.一种基于疲劳的车载设备振动加速因子的确定方法，其特征在于步骤包括：
步骤1，构建单自由度车载设备模型，设计车载设备运动方程式(Ⅰ)，



式中，m表示车载设备质量，表示车载设备加速度，σ表示车载设备中的应力，S表示车载设备的截面积；
步骤2，根据式(Ⅱ)确定台面加速度Ael和振动车载设备内应力的关系，



式中，A表示任一振动台面加速度，σ表示对应的振动车载设备中的振动应力，σel表示持久极限应力，n表示材料特征阻尼分布曲线的斜率，Ael表示对应的台面加速度；
步骤3，根据式(Ⅲ)确定循环次数，



式中，A、N表示任一振动台面加速度及其对应的车载设备破坏循环次数，Ael、Nel表示对应持久极限应力时的台...

【专利技术属性】
技术研发人员：李迪凡，谭勇，冯国林，李泽华，李旭，刘俊，景超杰，刘伟，
申请(专利权)人：中国兵器工业第五九研究所，
类型：发明
国别省市：重庆;50