[发明专利]推土机推杆疲劳寿命确定方法、装置、设备及介质

说明书

本发明实施例公开了一种推土机推杆疲劳寿命确定方法、装置、设备及介质。该方法通过构建目标推土机的动力学模型、液压控制模型以及土壤模型，进而基于构建的三个模型对目标推土机的斜推工况进行仿真，模拟目标推土机的动态斜推过程，利用动力学模型输出的动态斜推过程下推杆的表面应力时间历程信息，以及推杆的应力寿命曲线，确定推杆的总疲劳寿命，实现了斜推工况下推杆的疲劳寿命分析。该方法基于联合仿真模拟了推土机的完整斜推工况，并准确计算出了作用在推杆上的动态应力，克服了传统的在固定加载边界和特定姿态下疲劳分析的局限性，进而提高了分析出的推杆疲劳寿命的准确性。

技术领域

本发明实施例涉及推土机部件疲劳寿命预测技术领域，尤其涉及一种推土机推杆疲劳寿命确定方法、装置、设备及介质。

背景技术

推土机被广泛应用于建筑、道路、水利、农业、林业等土石方工程中。由于连续的加载循环加上恶劣的环境条件，推土机的工作装置容易发生疲劳破坏。较高的故障率会导致较长的停机时间，对工程进度和人员安全不利。因此，对推土机工作装置部件的疲劳分析就显得尤为重要。预测部件的整体寿命，需要综合各工况下的使用寿命占比。推土机的工况根据铲刀工作时的姿态可分为直推和斜推。斜推工况是推土机的一个常见工况，被用于挖沟、修坡等工程中。由于不平衡受载，铲刀倾斜侧的推杆将承受较大的力矩。因此，斜推工况会对推杆造成严重损伤，并且导致左右推杆的使用寿命不同。因而，斜推工况下推杆的疲劳寿命分析对预测推土机工作装置的整体寿命具有重要意义。

现有的疲劳分析技术通常采用理论计算的恒定力代替变化的外载荷，并且假设在工作中部件的工作姿态不发生变化。然而在实际的推土机斜推过程中，推杆会在三个轴向上旋转，使得作用在推杆上的外载荷会随着推杆的姿态改变而变化，并且由铲刀传递到推杆上的土壤载荷会随下铲深度和推土速度的变化而变化。因此，现有的采用静态加载的技术难以准确得到接近实际的疲劳寿命。也有技术将试验测得的工况载荷，与有限元技术相结合进行疲劳分析，但是试验测取的方法比较繁琐；另一方面推土机的推杆前后端都为球形销，并且斜推工况中推杆会和土壤接触，不方便安装传感器测取。因此，现有技术很难准确分析出斜推工况中的推杆在多姿态下和复杂外载作用下的疲劳寿命。

发明内容

本发明实施例提供了一种推土机推杆疲劳寿命确定方法、装置、设备及介质，以分析推土机推杆在完整斜推工况下的疲劳寿命，并研究斜推工况对左右推杆的寿命影响，为推土机推杆乃至整个工作装置的整体疲劳寿命预测奠定了基础。

第一方面，本发明实施例提供了一种推土机推杆疲劳寿命确定方法，所述方法包括：

构建土壤模型、目标推土机的动力学模型以及所述目标推土机的液压控制模型；

基于所述土壤模型、所述动力学模型以及所述液压控制模型对所述目标推土机的斜推工况进行仿真，模拟所述目标推土机的动态斜推过程；

基于所述动力学模型，确定在所述动态斜推过程下所述目标推土机中的推杆的表面应力时间历程信息；

基于所述表面应力时间历程信息以及所述推杆对应的应力寿命曲线，确定所述推杆对应的总疲劳寿命。

可选的，所述基于所述表面应力时间历程信息以及所述推杆对应的应力寿命曲线，确定所述推杆对应的总疲劳寿命，包括：

通过雨流计数法对所述表面应力时间历程信息进行处理，得到所述推杆的变幅循环载荷谱；

获取所述推杆对应的应力寿命曲线；

基于所述变幅循环载荷谱以及所述应力寿命曲线确定所述推杆对应的总疲劳寿命。

可选的，所述基于所述变幅循环载荷谱以及所述应力寿命曲线确定所述推杆对应的总疲劳寿命，包括：

根据所述变幅循环载荷谱确定各个应力对应的循环次数，基于所述应力寿命曲线确定各个应力对应的疲劳寿命；