(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211127515.9 (22)申请日 2022.09.16 (71)申请人 华南农业大 学 地址 510642 广东省广州市天河区五山路 483号 (72)发明人 王在满　高博　杨文武　何剑飞　 张明华　马一帆　钟文能　 (74)专利代理 机构 广州市华学知识产权代理有 限公司 4 4245 专利代理师 霍健权 (51)Int.Cl. G01M 13/025(2019.01) G01M 13/021(2019.01) G06F 30/23(2020.01) G06T 17/20(2006.01)G06F 30/28(2020.01) G06F 119/04(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种针对 水田动力机械PTO总成疲劳寿命预 测方法 (57)摘要 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P TO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P TO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。 权利要求书2页 说明书8页 附图3页 CN 115326392 A 2022.11.11 CN 115326392 A 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， 其特征在权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115326392 A 2于， 步骤S6中的所述P ‑S‑N曲线的公式为： lgNp＝αp‑bplg(1+K)σ ) 其中， 所述Np为存活率为P时 的所述PT O总成的材料疲劳寿命， 所述αp和所述bp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S 8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。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115326392 A 3