一种针对水田动力机械PTO总成疲劳寿命预测方法

技术特征：
1.一种针对水田动力机械pto总成疲劳寿命预测方法，其特征在于，包括以下步骤：s1、将pto总成的结构简化并形成三维模型，所述三维模型利用有限元分析软件建立pto总成模型；s2、针对所述pto总成模型进行时间函数载荷试验测定和瞬态动力学分析，得到瞬态动力学分析结果；s3、根据所述瞬态动力学分析结果，对所述pto总成模型进行应力梯度分析，得到多个危险节点位置及其应力曲线状态；s4、根据多个危险节点位置及其应力曲线状态，基于daq应变测试系统，在所述pto总成中选择多个危险部位，对多个所述危险部位进行载荷采集实验，得到载荷-时间历程谱；s5、基于线弹性变形下，选取多个危险节点位置的荷载时间历程，对所述载荷-时间历程谱进行翻译，得到实测应力谱数据；s6、针对pto总成的材料进行p-s-n曲线应力梯度修正得到材料疲劳寿命曲线；s7、根据步骤s4中的多个所述危险部位计算，得到应力集中系数和表面状态系数；s8、根据步骤s6中的所述p-s-n曲线、步骤s7中的所述应力集中系数和所述表面状态系数，建立所述pto总成的零件s-n曲线；s9、根据步骤s5中所述实测应力谱数据和步骤s8中的所述s-n曲线，所述pto总成进行应力疲劳分析，基于miner线性损伤累积预测所述pto总成的疲劳寿命。2.根据权利要求1所述一种针对水田动力机械pto总成疲劳寿命预测方法，其特征在于，步骤s2包括以下步骤：s201、对所述pto总成模型进行模态分析，得到模态分析结果；s202、根据所述模态分析结果确定所述pto总成模型的固定频率，根据所述固定频率，在瞬态动力学分析下，所述pto总成模型的时间步长限定平动范围；s203、所述pto总成结构安装有扭矩传感器，所述扭矩传感器收集的信号经过数据处理模块处理得到转矩-时间历程载荷谱；s204、所述转矩-时间历程载荷谱输入瞬态动力学分析中，得到所述瞬态动力学分析结果。3.根据权利要求1所述一种针对水田动力机械pto总成疲劳寿命预测方法，其特征在于，步骤s4包括以下步骤：s401、所述daq应变测试系统包括无线应变传感器系统、数据调离采集模块、数据采集卡和数据分析系统，所述无线应变传感器系统安装于多个所述危险部位；s402、所述无线应变传感器系统将信号数据传输给数据调离采集模块，所述数据调离采集模块对信号数据修正并放大后传输到数据采集卡；s403、所述数据采集卡将信号数据传输到所述数据分析系统，所述数据分析系统处理得到所述载荷-时间历程谱。4.根据权利要求3所述一种针对水田动力机械pto总成疲劳寿命预测方法，其特征在于，步骤s401中的所述无线应变传感器系统包括微型电源、应变传感器和信号发射器，所述应变传感器和所述信号发射器均与所述微型电源连接，所述应变传感器安装于多个所述危险部位，所述应变传感器通过所述信号发射器与所述数据调离采集模块连接。5.根据权利要求1所述一种针对水田动力机械pto总成疲劳寿命预测方法，其特征在
于，步骤s6中的所述p-s-n曲线的公式为：lgn
p
＝α
p-b
p
lg(1 k)σ)其中，所述np为存活率为p时的所述pto总成的材料疲劳寿命，所述α
p
和所述b
p
为与存活率有关的所述pto总成的材料常数，所述k为调整系数，所述σ为考虑所述危险部位的应力梯度修正系数后的应力值。6.根据权利要求1所述一种针对水田动力机械pto总成疲劳寿命预测方法，其特征在于，步骤s4中的所述危险部位的数量在4个以上。7.根据权利要求1所述一种针对水田动力机械pto总成疲劳寿命预测方法，其特征在于，步骤s8中的所述s-n曲线符合公式：其中，所述kt为所述s7中的所述应力集中系数，所述p为误差系数，所述β为步骤s7中的所述表面状态系数，所述a为引入表面状态调整系数。

技术总结
本发明公开了一种针对水田动力机械PTO总成疲劳寿命预测方法，包括以下步骤：建立PTO总成模型；针对总成模型设计时间函数载荷试验；分析多个危险节点位置及其应力曲线状态；基于DAQ应变测试系统，对PTO总成多个危险部位设计载荷采集实验；基于线弹性变形下载荷-时间历程谱分析；针对PTO总成材料P-S-N曲线应用应力梯度系数修正；计算多个危险节点应力集中系数和表面状态系数；建立PTO总成零件S-N曲线；基于Miner线性理论预测疲劳寿命。本发明简化并优化了传动结构可靠性分析过程，将田间实测载荷数据应用到有限元动力学分析，修正了疲劳寿命计算系数，保证了PTO总成在后期实际工作中的寿命要求，为复杂整体结构进行疲劳寿命预测提供科学理论依据。提供科学理论依据。提供科学理论依据。


技术研发人员：王在满 高博 杨文武 何剑飞 张明华 马一帆 钟文能
受保护的技术使用者：华南农业大学
技术研发日：2022.09.16
技术公布日：2022/11/11