轮式装载机载荷谱编制中非参数外推方法研究

发布时间：2017-04-10 08:02

  本文关键词：轮式装载机载荷谱编制中非参数外推方法研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着我国逐步进入“大质量”时代,工程车辆产品可靠性的提升极其重要。载荷谱编制技术是工程车辆零部件寿命与可靠性分析的基础,是保证零部件设计合理性和试验真实性的有效手段。载荷外推作为载荷谱编制的关键环节,能够将载荷样本外推至长期甚至是零部件的全寿命周期,合适的载荷外推方法对保证载荷外推的准确性至关重要。本文依托国家自然基金项目(项目号:51375202),结合非参数核密度估计技术和贝叶斯统计理论,对工程车辆载荷外推问题开展了相关研究,提出了基于全带宽非参数外推模型和载荷扩展的非参数雨流外推方法,并结合某型轮式装载机实测载荷数据进行了实例验证与载荷谱编制。本文主要研究内容如下:1.在综述载荷外推技术的研究现状基础上,从算法角度深入对比分析了几种载荷雨流外推方法。对参数雨流外推、极限雨流外推和非参数雨流外推三种外推方法的优势、关键点和局限性展开对比与讨论,发现非参数外推方法与其他方法相比,其具有基于数据驱动、不依赖样本母体分布的独特优势,但外推模型简单导致外推精度受限,为后续模型和方法改进提供了理论基础和重要参考。2.针对现有外推方法存在的局限性,建立了全带宽非参数外推模型。本文从核类型选取、自适应带宽矩阵确定、带宽数值计算分析三方面逐层构建全带宽非参数外推模型;以轮式装载机作业段实测数据作为载荷样本,分析了改进模型下的外推效果。结果显示,与单带宽非参数外推相比,基于改进模型的非参数雨流外推在中、小载荷循环处优势明显;但与极限雨流外推结果相比,大载荷循环的外推精度有待提升。3.结合贝叶斯统计理论,提出基于载荷扩展的全带宽非参数雨流外推方法。本文运用马尔可夫链蒙特卡洛方法将测试载荷扩展至合理倍数,基于扩展载荷进行了非参数雨流外推。通过载荷幅值-累积频次曲线和相对损伤比两方面详细对比分析改进前后的外推效果。结果表明,大载荷循环处的外推载荷幅值及频次与极限雨流外推结果相近,且两种外推方法下外推载荷造成的损伤基本一致,从而验证了本文方法的正确性。4.编写了工程车辆载荷谱数据处理分析软件,并将此软件用于装载机半轴的载荷谱编制中。编写的软件完全基于本文中提出的改进外推模型和方法,集成了载荷转换、扩展、外推、后处理等功能,可以将载荷进行任意频次的外推。运用该软件对装载机原生土工况下不同作业段的半轴载荷进行了外推,编制了作业段合成下的半轴二维设计谱和一维八级载荷谱。本文针对轮式装载机作业载荷特点,同时考虑外推模型和载荷样本,研究了自适应的全带宽非参数雨流外推方法,可以实现轮式装载机不同幅值载荷的合理外推,提高了载荷谱编制的真实程度,从而能够为工程车辆零部件疲劳与可靠性设计提供准确的输入数据。
【关键词】：轮式装载机 载荷谱 外推 非参数核密度估计 载荷扩展
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH243
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-18
• 1.1 研究背景及意义10-11
• 1.2 载荷外推方法国内外研究现状11-14
• 1.2.1 雨流域载荷的外推12-13
• 1.2.2 时域载荷的外推13-14
• 1.3 主要研究内容14-18
• 第2章 雨流域载荷外推方法对比分析18-30
• 2.1 载荷统计分析基础18-20
• 2.1.1 时域至雨流域的转化18-19
• 2.1.2 雨流矩阵基本形式19-20
• 2.2 载荷雨流外推算法20-26
• 2.2.1 参数雨流外推20-22
• 2.2.2 极限雨流外推22-23
• 2.2.3 非参数雨流外推23-26
• 2.3 雨流外推方法对比分析26-28
• 2.4 本章小结28-30
• 第3章 载荷全带宽非参数雨流外推模型构建30-48
• 3.1 非参数雨流外推模型关键参数的确定30-34
• 3.1.1 核函数类型选取30-32
• 3.1.2 自适应带宽矩阵的确定32-34
• 3.2 带宽求取与数值分析34-42
• 3.2.1 带宽求取方法34-37
• 3.2.2 数值分析37-42
• 3.3 载荷非参数雨流外推算例分析42-47
• 3.3.1 测试载荷的核密度估计43-45
• 3.3.2 测试载荷非参数雨流外推结果分析45-47
• 3.4 本章小结47-48
• 第4章 基于载荷扩展的全带宽非参数雨流外推方法48-56
• 4.1 改进的非参数雨流外推方法48-49
• 4.2 载荷外推幅值-累积频次对比分析49-52
• 4.3 载荷外推损伤对比分析52-55
• 4.3.1 相对损伤比的求取53-54
• 4.3.2 改进前后雨流外推的损伤对比54-55
• 4.4 本章小结55-56
• 第5章 基于改进外推方法的载荷谱编制56-66
• 5.1 载荷谱数据处理分析软件56-58
• 5.1.1 载荷谱数据处理分析流程图56-57
• 5.1.2 载荷谱数据处理分析软件功能介绍57-58
• 5.2 某型装载机半轴载荷谱编制58-64
• 5.2.1 作业段组合下的长期载荷谱59-61
• 5.2.2 作业段组合下的扭矩八级载荷谱编制61-64
• 5.3 本章小结64-66
• 第6章 结论与展望66-68
• 6.1 全文结论66-67
• 6.2 研究展望67-68
• 参考文献68-74
• 作者简介及主要科研成果74-76
• 致谢76

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本文编号：296233