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申请/专利权人：西安航天动力研究所

摘要：本发明公开基于结构振动试验的材料振动S‑N特性识别方法及装置，涉及工程结构振动领域，用于解决以试验方法识别材料振动S‑N特性时，局部应变响应难以当量化表征、特性数据通用性差的问题。包括：开展目标结构的结构振动疲劳试验，获得实验结果数据；建立实验结构动力学模型，并采用该模型对振动试验进行仿真模拟，识别振动载荷下试验结构疲劳危险部位，获得结构应力特征；基于结构应力特征进行结构振动寿命分析，得到结构振动疲劳寿命；针对不同载荷量级中的各振动量级进行振动应力的仿真，采用各量级下仿真振动寿命数据与实验结果数据进行比对，确定材料振动S‑N特性。

主权项：1.基于结构振动试验的材料振动S-N特性识别方法，其特征在于，方法包括：开展目标结构的结构振动疲劳试验，获得实验结果数据；所述实验结果数据至少包括结构振动频率特性、应变响应及不同载荷量级下振动疲劳寿命数据；基于所述实验结果数据建立实验结构动力学模型，并采用所述实验结构动力学模型对振动试验进行仿真模拟，识别振动载荷下试验结构疲劳危险部位，获得结构应力特征；所述结构应力特征至少包括危险部位的应力功率谱密度及体积分布；基于所述结构应力特征进行结构振动寿命分析，得到结构振动疲劳寿命；针对不同载荷量级中的各振动量级，进行振动应力的仿真，并对所述结构振动疲劳寿命进行重复抽样，获得各量级下仿真振动寿命数据；采用各量级下仿真振动寿命数据与所述实验结果数据进行比对，确定材料振动S-N特性；所述基于所述结构应力特征进行结构振动寿命分析，得到结构振动疲劳寿命，具体包括：选择材料的S-N特性描述方程；所述S-N特性描述方程包括给定应力水平下确定性寿命方程及寿命分散性描述方程；按照一定特征体积对所述危险部位进行细分，并确定各特征体积的应力功率谱密度；选择对应的频域寿命评估模型，基于所述S-N特性描述方程及各特征体积的应力功率谱密度，计算各特征体积的振动寿命，并将各特征体积的振动寿命中的最小值确定为结构振动疲劳寿命；振动寿命仿真时，利用仿真应力结果对试验结构振动疲劳寿命进行仿真，具体包括：选择三参数S-N方程，如公式： ；其中，为寿命的对数形式，为寿命分散系数，为标准正态分布，S表示应力，N为振动寿命，、、为材料疲劳特性参数，初始分析时，取相同材料静态疲劳相应参数；选择特征体积，对所述危险部位进行细分，并利用应力数据获得各特征体积的振应力及其功率谱密度；选择Dirlik模型，如公式： ；其中，及分别为应力功率谱密度的2阶及4阶矩，为应力幅值的概率密度函数；由此，在材料S-N方程及各特征体积的应力功率谱密度基础上，计算各体积振动寿命；最后统计识别各体积中振动寿命最小值作为结构振动疲劳寿命。

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