本申請涉及叉車，特別涉及一種叉車結構壽命預測方法

背景技術：

1、叉車是目前最常用的物料搬運及裝卸工具。叉車車架作為叉車主受力部件，屢有疲勞失效問題發(fā)生。金屬結構作為一個承載結構，它的失效不僅使叉車失去功能，而且會給生產(chǎn)和人身安全帶來巨大危害。因此，亟需一種叉車車架的疲勞壽命預測方法。

技術實現(xiàn)思路

1、目的：本發(fā)明提供一種叉車車架結構壽命預測方法，車架作為叉車主受力部件，其余系統(tǒng)均安裝在車架上，本方法通過對叉車車架在特定作業(yè)工況的應力測試，獲取一次作業(yè)循環(huán)下叉車車架最易疲勞失效位置的應力-時間歷程曲線，通過數(shù)據(jù)處理及雨流計數(shù)，將最易疲勞失效位置的應力-時間歷程數(shù)據(jù)統(tǒng)計為時間段內(nèi)的應力幅值、平均應力以及對應的循環(huán)次數(shù)，通過材料的s-n曲線、平均應力修正公式及二維應力譜，計算得出一次作業(yè)循環(huán)內(nèi)的累積損傷，以此獲取叉車車架的疲勞壽命。

2、技術方案：為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案為：一種叉車車架結構壽命預測方法，通過有限元分析結果及以往失效位置，確定車架結構易疲勞失效位置，這些易疲勞失效位置作為應力測點；

3、選取特定作業(yè)工況，對應力測點進行應變片貼片測試，采集一次作業(yè)循環(huán)的應變-時間歷程數(shù)據(jù)；選取常用特定作業(yè)工況為叉車最大負載時作業(yè)工況；

4、將采集到的應變數(shù)據(jù)轉換為應力，得到一次作業(yè)循環(huán)的應力-時間歷程曲線，車架結構處于材料彈性階段，轉換公式為

5、σ＝eε

6、式中σ—應力，e為材料彈性模量，ε為測得的應變數(shù)據(jù)。

7、對各測點的應力-時間歷程數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)預處理，包括異常點去除、等值點壓縮等；

8、通過雨流計數(shù)法，對處理后的應力-時間歷程數(shù)據(jù)進行數(shù)理統(tǒng)計，得到一次作業(yè)循環(huán)時間內(nèi)各測點的二維應力譜，即測試時間段內(nèi)的應力幅值、平均應力以及對應的循環(huán)次數(shù)的表格；

9、確定易疲勞失效位置材料的s-n曲線，材料s-n曲線的應力比為-1，即對稱循環(huán)應力曲線；

10、叉車車架結構易疲勞失效位置的平均應力一般不為0，需進行平均應力修正計算疲勞損傷，修正公式為

11、

12、式中σ-1為應力比為-1時的疲勞強度，σm為平均應力，σb為材料的強度極限；

13、通過線性疲勞累積損傷理論，某一應力幅等級σi所造成損傷表示成ni/ni，計算出每個位置，計k個疲勞等級的損傷，損傷計算公式為

14、

15、ni—第i級應力水平下經(jīng)過的應力循環(huán)數(shù)；ni—第i級應力水平下的達到破壞時的應力循環(huán)數(shù)；

16、由1小時內(nèi)的作業(yè)循環(huán)次數(shù)l，計算1小時的累計損傷，公式為

17、dh＝ld

18、dh為1小時內(nèi)的疲勞損傷；

19、基于1小時內(nèi)的結構疲勞損傷，叉車車架結構的壽命預測小時數(shù)nh計算公式為

20、nh＝1/dh。

21、設定叉車結構服役壽命達到0.7倍的壽命預測小時數(shù)為壽命閥值，對接近該數(shù)值的叉車進行預警。

22、有益效果：本方法通過使用選取特定作業(yè)工況，對應力測點進行應變片貼片測試，采集一次作業(yè)循環(huán)的應變-時間歷程數(shù)據(jù)，可以為方法提供更加精準的數(shù)據(jù)，使其計算結果更加精準，并在方法中平均應力修正，可以進一步提高計算精度，使其計算的結果更加精準，通過本方法預警時間與實際叉車車架結構要求疲勞預警時間誤差更小，該壽命預測方法可對叉車車架的壽命進行預測，并對其安全狀態(tài)進行預警，降低事故風險，提高叉車作業(yè)的安全性。

技術特征：

1.一種叉車車架結構壽命預測方法，其特征在于，包括如下步驟：

2.根據(jù)權利要求1所述的一種叉車車架結構壽命預測方法，其特征在于，選取常用特定作業(yè)工況為叉車最大負載時作業(yè)工況。

3.根據(jù)權利要求1所述的一種叉車車架結構壽命預測方法，其特征在于，采集到的應變數(shù)據(jù)通過應變與應力的轉換公式，將應變數(shù)據(jù)轉換為應力，得到一次作業(yè)循環(huán)的應力-時間歷程曲線，車架結構處于材料彈性階段，轉換公式為

4.根據(jù)權利要求1所述的一種叉車車架結構壽命預測方法，其特征在于，通過雨流計數(shù)法，對處理后的應力-時間歷程數(shù)據(jù)進行數(shù)理統(tǒng)計，得到一次作業(yè)循環(huán)時間內(nèi)各測點的二維應力譜，即測試時間段內(nèi)的應力幅值、平均應力以及對應的循環(huán)次數(shù)的表格。

5.根據(jù)權利要求1所述的一種叉車車架結構壽命預測方法，其特征在于，基于二維應力譜，通過材料的s-n曲線及平均應力修正公式，計算得出一次作業(yè)循環(huán)內(nèi)的累積損傷，具體步驟為：確定易疲勞失效位置材料的s-n曲線，材料s-n曲線的應力比為-1，即對稱循環(huán)應力曲線；

6.根據(jù)權利要求1所述的一種叉車車架結構壽命預測方法，其特征在于，根據(jù)1小時內(nèi)的循環(huán)次數(shù)，計算1小時的結構疲勞損傷；根據(jù)1小時的結構疲勞損傷，預測結構壽命小時數(shù)；設定車架結構壽命閥值，對叉車車架壽命狀態(tài)進行預警；具體的：由1小時內(nèi)的作業(yè)循環(huán)次數(shù)l，計算1小時的累計損傷，公式為

7.根據(jù)權利要求6所述的一種叉車車架結構壽命預測方法，其特征在于，設定叉車結構服役壽命達到0.7倍的壽命預測小時數(shù)為壽命閥值，對接近該數(shù)值的叉車進行預警。

技術總結
本發(fā)明公開了一種叉車車架結構壽命預測方法，車架作為叉車主受力部件，其余系統(tǒng)均安裝在車架上，本方法通過對叉車車架在特定作業(yè)工況的應力測試，獲取一次作業(yè)循環(huán)下叉車車架最易疲勞失效位置的應力?時間歷程曲線，通過數(shù)據(jù)處理及雨流計數(shù)，將最易疲勞失效位置的應力?時間歷程數(shù)據(jù)統(tǒng)計為時間段內(nèi)的應力幅值、平均應力以及對應的循環(huán)次數(shù)，通過材料的S?N曲線、平均應力修正公式及二維應力譜，計算得出一次作業(yè)循環(huán)內(nèi)的累積損傷，以此獲取叉車車架的疲勞壽命，并設定壽命閥值，對叉車車架壽命狀態(tài)進行預警。

技術研發(fā)人員：張慶波,杜曉琳,孫婉榮,賀星星,殷宇鑫
受保護的技術使用者：徐州徐工特種工程機械有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/1/9