[发明专利]确定等效机械负荷

说明书

技术领域

本发明总体上涉及确定组件的等效机械负荷的领域。本发明尤其涉及确定机器的组件的等效机械负荷的方法，该组件承受动态机械负荷。更进一步，本发明涉及程序单元和存储计算机程序的计算机机可读介质，该程序在被数据处理器执行时适合于控制该等效机械负荷确定方法。

背景技术

当前雨流计数(rainflow-counting)及其变型是在分析机械组件的疲劳数据(fatigue data)方面最广泛应用的方法。雨流计数(rainflow-counting)方法允许评估承受复杂动态机械负荷的结构的疲劳寿命(fatigue life)，该评估基于负荷半周(load half-cycle)的计数值。雨流计数法最初发展于：Matsuiski，M.和Endo，T.的Fatigue of metals subjected to varying stress，Japan Soc.Mech.Engineering(1969)。雨流计数法的一种变型描述于：Downing，S.D.，Socie，D.F.(1982)Simple rainflow counting algorithms.International Journal of Fatigue，Volume 4，Issue 1，January，31-40，其用于风力涡轮组件的疲劳分析。

为了对风力涡轮组件的疲劳分析使用雨流计数法，在风力涡轮的寿命(life -time)期间用给定的采样频率测量组件负荷。这样，在响应时间也就是涡轮寿命中的预定时间段(比如10分钟的时间段)中获得的机械负荷的测量被收集并且用于获得在响应时间内机械负荷的时间相关性(time dependence)，该时间相关性用相应的离散负荷曲线也就是采样曲线表示。整个采样曲线用于确定属于各个空间(individual bin)的负荷半周的数量。这意味着在响应时段期间执行的对机械负荷的所有测量都被使用。属于各个空间的发生在响应时间内的负荷半周的数量随后用于更新属于各个空间的从计数开始时间出现的半周数量的计数值。开始时间可能是风力涡轮开始操作的时间。因此，雨流计数法显示出严重的缺陷，其为雨流计数法所固有的，因为，在使用该方法时不可能用每个新的采样即每个新的负荷测量来更新半周数量的计数值。

本发明的一个目的是为组件提供一种有效和可靠的机械负荷确定，尤其用于机器的组件，该组件承受动态机械负荷。

发明内容

为了达到上面所述的目的，提供了一种根据独立权利要求1的确定组件尤其是机器组件的等效机械负荷的方法，该组件承受动态机械负荷。

根据本发明的第一个方面，提供一种确定组件尤其是机器组件的等效机械负荷的方法，该组件承受动态机械负荷。该方法包括测量组件的机械负荷的第一测量值，并将该第一测量值与第一参考值进行比较。该方法进一步包括基于上述比较结果首次更新表示组件的负荷半周数量的至少一个计数值，其中负荷半周对应于预定的机械负荷范围且发生在测量第一测量值之前的时间段内。该方法进一步包括基于该首次更新的计数值确定组件的第一等效机械负荷。

本发明的这一方面是基于如下构思：如果在获得组件的负荷采样数据(例如机械负荷的一个测量值)时组件的等效负荷可以被更新，则可以提供一种有效的等效机械负荷确定方法。对更新的等效负荷值的了解可能很重要，因为如果组件承受动态机械负荷，则可能发生疲劳。

术语“疲劳”可以特指组件材料的任何累积和局部的结构损坏。

术语“机械负荷”或者简单的“负荷”可以特指力矩，该力比如在一个空间方向产生作用并且可能具有两个不同的取向。因此，机械负荷可能比如指一维向量量。这意味着负荷可能取正值以及负值。因此，术语“升”和“降”与负荷联系使用时可以指的是负荷理解为一维向量，而不是负荷的绝对值。但该方法也可以用于二维或者三维机械负荷。

术语“等效机械负荷”或简单的“等效负荷”可以特指在给定时间段内的引起与给定时间段内累积的实际负荷相同或者等效的组件材料疲劳的机械负荷。

术语“动态机械负荷”或简单的“动态负荷”可以特指不同大小、取向或者持续时间的负荷时间序列，但该序列可以呈现可识别的升负荷或降负荷的时间段。

术语“升负荷半周”或简单的“升半周(increasing half-cycle)”可以特指增加机械负荷期间的机械负荷。

术语“降负荷半周”或简单的“降半周(decreasing half-cycle)”可以特指减小机械负荷期间的机械负荷。