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申请/专利权人：中北大学

摘要：本发明基于跨点频响阻尼特征识别金属结构件疲劳损伤的方法，属于结构件疲劳损伤定量检测识别技术领域；解决了复杂装备关重金属结构件的疲劳损伤快速定量识别与预测的问题；包括以下步骤：调研被测金属结构件运行工作状况和基本信息，确定疲劳损伤的关注位置；分析金属结构件的动态特性，确定跨点频响阻尼特征试验方案和测试参数；组建测试系统实施金属结构件疲劳过程中的跨点频响阻尼特征参数测试；根据金属结构件疲劳损伤微观组织与宏观特性的研究概略识别疲劳损伤状态；精准定量识别金属结构件疲劳损伤状态并分析计算试件剩余疲劳寿命；本发明能够在线实时监控关重金属结构件的运行质量和疲劳状况，充分保证复杂装备运行的可靠性和安全性。

主权项：1.基于跨点频响固有阻尼特征识别金属构件疲劳损伤的方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1：调研被测金属结构件运行工作状况和基本信息，确定疲劳损伤的关注位置；步骤2：分析金属结构件的动态特性，确定跨点频响阻尼特征试验方案和测试参数；步骤3：组建测试系统实施金属结构件疲劳过程中的跨点频响阻尼特征参数测试；步骤4：根据金属结构件疲劳损伤微观组织与宏观特性的研究概略识别疲劳损伤状态；所述步骤4具体包括：步骤4.1：利用跨点频响阻尼特性与金属结构件的微观组织关系密切的研究结果，随着疲劳循环次数的增加，微观组织晶格变化使得结构的阻尼比单调增加变化，为利用固有阻尼特性识别金属结构件疲劳性能提供了依据；步骤4.2：金属结构件在疲劳加载条件下用构件固有频率和阻尼比作为其评估疲劳性能的指标，阻尼比仅与材料特性关系密切；步骤4.3：采用跨点频响特征分析方法实现金属结构件在工作状态下的疲劳损伤识别，在整个疲劳寿命区间，阻尼比参数的变化范围达到30%以上，用阻尼比进行疲劳过程监测；步骤4.4：将无疲劳损伤的被检测金属结构件测得的阻尼比作为比对和疲劳分类的基准，再对现场使用的具有不同循环次数的同种材料试件测试结果进行比对和分类；步骤4.5：在同种材料的被检测金属结构件上确认一无交变载荷作用的部位和区域，测试无疲劳损伤时的阻尼比作为比较和分类的基准；再对具有未知循环次数的有交变载荷作用的试件部位和区域进行测试，对比测试的阻尼比结果并进行分类；步骤4.6：在疲劳试验机上做出与被检测金属结构件相同材料的标定试验件，在疲劳试验机上按不同循环加载时间或次数进行多阶梯次跨点频响试验，获得该种材料不同循环次数的阻尼比数值，作为定量识别时比对分类的样板，确定现场被试金属结构件的疲劳损伤程度；步骤4.7：对承受不同种类交变载荷的多种工作方式下的易疲劳损伤的工程金属结构件材料，制成适应不同疲劳试验机的常用材料的标准试件，在不同种类的疲劳试验机上做疲劳试验获得不同材料不同循环次数的阻尼比数值，形成标定用数据库，为跨点频响阻尼特征定量识别现场金属结构件疲劳损伤提供依据；步骤5：精准定量识别金属结构件疲劳损伤状态，分析计算试件剩余疲劳寿命；所述步骤5具体包括：步骤5.1：根据对金属结构件在疲劳试验机上进行拉压交变载荷作用过程的多阶梯次跨点频响测试获取阻尼比峰值的变化规律，做出拟合曲线，分析不同循环次数时的剩余寿命；步骤5.2：通过试验给出一条疲劳应力从交变载荷开始作用一直到出现断裂前有了微裂纹整个疲劳区段的劣化曲线，并在劣化曲线上做多阶梯次测试阻尼比数据，拟合出供剩余寿命预测用的阻尼比变化曲线和相对于无疲劳时的比值；步骤5.3：针对不同材质金属结构件建立疲劳损伤力学模型，施加不同阶次载荷仿真计算出各自的疲劳应力值，用机器学习算法构建疲劳缺陷特征与疲劳寿命的关系，用微小变化量的K-L散度分析方法预测疲劳损伤的程度，并用试验测试结果修正理论计算模型，为计算机仿真预测疲劳寿命做试验验证。

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