应用模态应变能原理的机械弹性车轮损伤识别.pdf

第３１卷　第９期 重 庆 理 工 大 学 学报（自然科学） ２０１７年９月 Ｖｏｌ．３１　　Ｎｏ．９ ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｈｏｎｇｑｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅ） Ｓｅｐ．２０１７  ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７４－８４２５（ｚ）．２０１７．０９．００２ 应用模态应变能原理的机械弹性车轮损伤识别 王仁亮，赵又群 （南京航空航天大学 能源与动力学院，南京２１００１６） 摘　　　要：车轮损伤识别对机械弹性车轮使用安全至关重要。根据车轮工作原理与结构特 征，建立了车轮的非线性有限元模型，利用模态分析有限元方法计算了无损伤车轮的固有频率； 结合模态试验验证了模型的准确性。通过有限元分析和试验对弹性环的危险区域进行了分析。 采用刚度退化模型模拟弹性环的局部损伤，利用单元集损伤变量对机械弹性车轮内部弹性环的 不同位置、不同损伤状态进行了识别。研究结果表明：应用模态应变能原理可识别出车轮内部 弹性环的损伤，且识别方法准确有效，为车轮的健康状态检测和故障诊断提供了参考。 关　键　词：模态应变能；机械弹性车轮；损伤识别；模态 中图分类号：Ｕ４６３．３　　　　文献标识码：Ａ 文章编号：１６７４－８４２５（２０１７）０９－０００８－０７ ＤａｍａｇｅＩｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎｆｏｒＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｌａｓｔｉｃＷｈｅｅｌ ＢａｓｅｄｏｎｔｈｅＴｈｅｏｒｙｏｆＭｏｄａｌＳｔｒａｉｎＥｎｅｒｇｙ ＷＡＮＧＲｅｎｌｉａｎｇ，ＺＨＡＯＹｏｕｑｕｎ （ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＥｎｅｒｇｙａｎｄＰｏｗｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， ＮａｎｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＡｅｒｏｎａｕｔｉｃｓａｎｄＡｓｔｒｏｎａｕｔｉｃｓ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１００１６，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｈｅｅｌｄａｍａｇｅｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎｉｓｖｅｒｙｉｍｐｏｒｔａｎｔｆｏｒｔｈｅｓａｆｅｔｙｏｆｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｅｌａｓｔｉｃｗｈｅｅｌ． Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｗｏｒｋｉｎｇｐｒｉｎｃｉｐｌｅａｎｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ，ａｎｏｎｌｉｎｅａｒｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｏｄｅｌｏｆｔｈｅ ｗｈｅｅｌｗａｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ．Ｔｈｅｎａｔｕｒａｌｆｒｅｑｕｅｎｃｙｏｆｔｈｅｗｈｅｅｌｗｉｔｈｏｕｔｄａｍａｇｅａｒｅｃａｌｃｕｌａｔｅｄｂｙｕｓｉｎｇｔｈｅ ｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｏｄａｌａｎａｌｙｓｉｓｍｅｔｈｏｄ；Ｔｈｅｍｏｄａｌｔｅｓｔｗａｓｕｓｅｄｔｏｖｅｒｉｆｙｔｈｅａｃｃｕｒａｃｙｏｆｔｈｅｍｏｄｅｌ．Ｔｈｅ ｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｔｅｓｔｗｅｒｅｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｔｏａｎａｌｙｚｅｔｈｅｄａｎｇｅｒｏｕｓｚｏｎｅｏｆｔｈｅｅｌａｓｔｉｃｒｉｎｇ．Ｔｈｅ ｓｔｉｆｆｎｅｓｓｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｗａｓｕｓｅｄｔｏｓｉｍｕｌａｔｅｔｈｅｌｏｃａｌｄａｍａｇｅｏｆｔｈｅｅｌａｓｔｉｃｒｉｎｇ，ａｎｄｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｐｏｓｉｔｉｏｎａｎｄｔｈｅｄａｍａｇｅｓｔａｔｅｏｆｔｈｅｅｌａｓｔｉｃｒｉｎｇｗａｓｉｄｅｎｔｉｆｉｅｄｂｙｕｓｉｎｇｔｈｅｅｌｅｍｅｎｔｓｅｔｄａｍａｇｅ ｖａｒｉａｂｌｅ．Ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｄａｍａｇｅｉｎｓｉｄｅｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｅｌａｓｔｉｃｗｈｅｅｌｃａｎｂｅ 　　收稿日期：２０１７－０２－２３ 基金项目：国家自然科学基金资助项目；总装备部探索研究重大资助项目（ＮＨＡ１３００２）；中央高校基本科 研业务费专项资金资助项目（ＮＰ２０１６４１２） 作者简介：王仁亮（１９９１—），男，安徽人，硕士研究生，主要从事汽车ＮＶＨ特性研究，Ｅｍａｉｌ：１３１７３１９