[发明专利]机械零部件关键部位测点优化布局下的应变实时监测方法

摘要

本发明提供了一种机械零部件关键部位测点优化布局下的应变实时监测方法，属于机械零部件表面应变监测技术领域。通过布置在机械零件表面的应变传感器监测其在工作过程中的应变状态，同时基于传感器得到的各测点应变数据对待预测位置的应变状态进行预测，实现对机械零部件关键部位应变的实时监测，防止机械零部件关键薄弱位置发生疲劳破坏，确保机械设备安全可靠的工作。

主权项

1.一种机械零部件关键部位测点优化布局下的应变实时监测方法，所用的机械零部件关键部位应变监测系统，包含测量应变的应变传感器、接收无线信号的无线网关、显示测量数据的计算机、表面测点优化布置模型、测点距离分布模型和等效主应变间接预测模型；通过布置在机械零件表面各个应变传感器获取各测点处的应变数据，同时基于无线网络协议传至计算机，实现对机械零部件关键部位应变的实时监测；其特征在于，所述的应变实时监测方法包括表面测点优化布置模型、测点距离分布模型和等效主应变间接预测模型的构建；(Ⅰ)建立表面测点优化布置模型在测量范围内，以主应变待预测点为圆心，以每条测量分支的长度为半径构建测量圆；沿半径方向进行应变测点的布置，构建一种测点星型方式排布的测点优化布置模型，布置方案中，n条分支按照等角度进行布置，每条分支的应变测点数目相同，不同分支的测点分布规律相同，但同一分支内测点布置间隔不同；(Ⅱ)构建测点距离分布模型根据表面测点优化布置模型，进行测点布置；根据工程应用，测点按照一定距离规律分布时，更好的反映机械零部件的实际应变情况，同时有效提高预测精度；测点距离分布模型，具体模型公式如下：f(x)＝Rα(asin(x‑π)+b(x‑10)2+c)其中：a—正弦系数，取值范围为0.02892～0.02941；b—二次项系数，取值范围为‑0.01307～‑0.01286；c—常系数，取值范围为1.296～1.315；以上参数随所受载状况进行选取，随载荷的增大而减小；α—结构载荷修正系数，取值范围为1.1～1.5，随应变突变情况的加剧而增大；x—测点编号1～3；R—测量圆半径，取值范围为120～200mm，随载荷增大而减小；f(x)—应变测点距离待预测点的距离；(Ⅲ)构建等效主应变间接预测模型1)针对测点单条分支布置形式，等效主应变间接预测模型如下：式中：l1、l2、l3—测点S1、S2、S3距离待预测点O的距离；ε1、ε2、ε3—测点的应变；ε0—待预测位置O点的应变；α—应力突变影响系数，取值范围为1.1～1.6，随待测位置处应力突变增大而增大；2)针对测点n条分支布置形式，n＞1，等效主应变间接预测模型如下：式中：n‑测点分支布置数目；εi‑单条分支对O点的应变预测结果；ε0‑待测位置O点的主应变预测结果；P‑分支相互影响系数，取值范围为1.1～1.4，分支数越多其取值越大；β‑突变修正系数，当待测位置有应力突变时，β的取值范围为1.1～1.5，突变越严重取值越大，当待测位置无应力突变时，β取1；γ‑分支角度修正因子，取值范围为1.1～1.6，相邻分支夹角越大，取值越大。