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申请/专利权人：上海电气集团上海电机厂有限公司

摘要：本发明提出变频电机部件结构损伤度评估与剩余疲劳寿命预测方法，通过提前遍历工作频率工况进行关键部件结构有限元分析并通过实验修正有限元模型的方式，建立了变频电机关键部件结构应力场的数字孪生模型。通过将用户监测系统中提取的工作转频的历史数据曲线离散化，调用离线数据库运算，转化为应力载荷的时程曲线，进而可以使用结构疲劳领域常见的雨流计数法并运用Miner线性损伤累积准则，进行关键部件的结构损伤度评估与剩余疲劳寿命预测。

主权项：1.变频电机部件结构损伤度评估与剩余疲劳寿命预测方法，其特征在于，包括建立离线数据库和在线运算；建立离线数据库包括以下步骤：确定变频电机工作频率范围0～f，在工作频率范围内选择时间间隔f，抽样选取n+1个频率点；查询每个频率点对应的转速和转矩，形成n+1个工况的数组，所述数组包括工作频率、频率点对应的转速和频率点对应的转矩；建立关键部件的有限元模型，将数组分别带入有限元模型进行仿真分析，获得应力场分布；在变频电机上贴应力应变传感器，根据应力应变传感器获取的数据进行变频电机关键部件的应力测试实验，根据应力场分布对比关键部件的应力值，修正有限元模型；分别选取修正后的有限元模型每组工况下的最大等效应力，形成工作频率与对应的最大等效应力映射关系的n+1×2阶矩阵，建立关键部件的离线数据库；在线运算过程包括以下步骤：获得以变频电机运行初始时刻为起始工作频率的时程关系f-t曲线；对时程关系f-t曲线进行离散化处理，得到有限个时刻与工作频率数据点的集合；利用离线数据库中的映射关系矩阵，通过查询与运算得到时间与应力值的点集，插值得到应力载荷-时间关系σ-t曲线；对应力载荷-时间关系σ-t曲线进行分析，将实测载荷历程数据用离散载荷循环的形式表示，得到应力幅值-应力均值对应的疲劳循环次数矩阵表；对疲劳循环次数矩阵表中应力幅值和应力均值进行平均应力修正，计算得到第i级应力幅值Sσi和第j级应力均值Smj对应的等效应力幅值Snij；根据等效应力幅值Snij查询材料的应力寿命S-N曲线，得到关键部件在第i级应力幅值Sσi和第j级应力均值载荷Sσj下的结构疲劳寿命矩阵表；根据疲劳循环次数矩阵表确定关键部件的雨流矩阵，对雨流矩阵进行处理得到第i行、第j列应力载荷所造成的损伤度雨流矩阵对应的总损伤度根据关键部件的设计疲劳寿命T0和运行时间设为t0，得到预期剩余运行时间

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