[发明专利]一种高铁齿轮箱体结构寿命的预测方法及装置

权利要求书

1.一种高铁齿轮箱体结构寿命的预测方法，其特征在于，包括：

建立齿轮箱体材料的SN曲线模型，其中，N表示齿轮箱体结构的许可循环次数，S表示等效应力；

根据建立的齿轮箱体材料的SN曲线模型及对齿轮箱体结构进行随机振动分析所得到的齿轮箱体等效应力，确定齿轮箱体结构在不同等效应力条件下的许可循环次数；

根据确定的齿轮箱体结构在不同等效应力条件下的许可循环次数，利用三区间法和线性累积损伤法则，预测齿轮箱体结构的疲劳寿命。

2.根据权利要求1所述的高铁齿轮箱体结构寿命的预测方法，其特征在于，建立的齿轮箱体材料的SN曲线模型表示为：

LgN＝17.76904-5.58984LgS

其中，Lg表示以10为底的对数，N表示齿轮箱体结构的许可循环次数，S表示等效应力。

3.根据权利要求1所述的高铁齿轮箱体结构寿命的预测方法，其特征在于，所述根据确定的齿轮箱体结构在不同等效应力条件下的许可循环次数，利用三区间法和线性累积损伤法则，预测齿轮箱体结构的疲劳寿命包括：

利用三区间法和线性累积损伤法则，通过齿轮箱体结构疲劳损伤公式，预测齿轮箱体结构的疲劳寿命，其中，所述齿轮箱体结构疲劳损伤公式表示为：

其中，D表示齿轮箱体结构的损伤；N_1σ、N_2σ、N_3σ分别表示齿轮箱体结构在1sigma、2sigma、3sigma等效应力条件下的许可循环次数；n_1σ、n_2σ、n_3σ分别表示等于或低于相应的应力水平的齿轮箱体结构的实际循环次数，n_1σ＝0.681v₀⁺T、n_2σ＝0.271v₀⁺T、n_3σ＝0.0433v₀⁺T，T表示齿轮箱体结构的疲劳寿命；v₀⁺表示在频域方法中，齿轮箱体结构的疲劳损伤公式中，实际循环次数的单位计时数的循环数。

4.根据权利要求3所述的高铁齿轮箱体结构寿命的预测方法，其特征在于，v₀⁺表示为：

其中，v_p为随机振动过程的峰值期望率；针对随机振动过程，σ为应力均方根，为齿轮箱体各位置的应力一阶导数均方根。

5.根据权利要求3所述的高铁齿轮箱体结构寿命的预测方法，其特征在于，当齿轮箱体结构的损伤D为1.5时，表示齿轮箱结构发生疲劳损伤；当D小于1.5时，表示齿轮箱结构未受到损伤。

6.根据权利要求1所述的高铁齿轮箱体结构寿命的预测方法，其特征在于，所述方法还包括：

按照设计要求，通过齿轮箱体在列车上实际需要运行的时间计算公式，确定齿轮箱体的实际服役时长；

判断利用三区间法和线性累积损伤法则预测得到的齿轮箱体结构的疲劳寿命是否大于等于确定的齿轮箱体的实际服役时长，若是，则满足设计要求。

7.根据权利要求6所述的高铁齿轮箱体结构寿命的预测方法，其特征在于，所述齿轮箱体在列车上实际需要运行的时间计算公式为：

其中，T’表示齿轮箱体的实际服役时长，L表示列车运行的总路程，V表示列车运行速度。

8.一种高铁齿轮箱体结构寿命的预测装置，其特征在于，包括：

建立模块，用于建立齿轮箱体材料的SN曲线模型，其中，N表示齿轮箱体结构的许可循环次数，S表示等效应力；

确定模块，用于根据建立的齿轮箱体材料的SN曲线模型及对齿轮箱体结构进行随机振动分析所得到的齿轮箱体等效应力，确定齿轮箱体结构在不同等效应力条件下的许可循环次数；

预测模块，用于根据确定的齿轮箱体结构在不同等效应力条件下的许可循环次数，利用三区间法和线性累积损伤法则，预测齿轮箱体结构的疲劳寿命。