模拟推土机的强度，无需在疲劳测试中使用昂贵的物理装置

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推土机推臂等建筑机械的工作部件会面临周期性状况，随着时间的推移，会导致疲劳损坏。持续的振动、张力和冲击力会加速磨损，因此精确的疲劳分析对于确保可靠性和性能至关重要。
传统的振动试验台成本高、耗时长，往往无法复制真实情况。由于这些挑战，迫切需要更高效、更准确的测试方法，促使研究人员探索虚拟试验台以更好地分析疲劳寿命。
山东大学团队与厦门大学和庆熙大学合作进行了一项最新研究，并于2024年8月31日发表在《国际机械系统动力学杂志》上。
本研究提出了一种新型虚拟振动试验台 (VTR)，专门用于分析推土机推臂的疲劳寿命。通过利用仿真生成高精度载荷谱，该方法无需昂贵的物理设备。新方法有望彻底改变建筑机械的疲劳测试，提供更快、更可靠的结果。
这项研究的重点是创建一个 VTR，以模拟推土机推臂的运行条件，从而实现更精确的疲劳寿命评估。使用虚拟迭代技术，VTR 生成复制真实世界运行负载的输入信号，并对其进行迭代微调，直到它们与实际工作条件相匹配。这种方法解决了传统测试台的缺点，传统测试台通常难以重现机械部件的复杂动态行为。
通过整合应变、油压和气缸行程等关键数据点，虚拟 VTR 可以计算出用于疲劳分析的精确载荷谱。结果表明，这种虚拟方法与物理实验的结果非常接近，可将测试时间从数小时缩短至数分钟，并大幅降低成本。这项创新对于提高产品设计的可靠性并大幅降低整个建筑机械行业的测试费用具有深远的影响。
山东大学研究员朱向前教授强调了新系统的变革性，他表示：“VTR 为传统疲劳测试提供了一种突破性的替代方案。它不仅节省了时间和成本，还提高了疲劳寿命评估的准确性。这种方法可以重塑工程机械的疲劳分析方式，促进更快的产品开发和更高的可靠性。”朱博士还认为该技术在其他依赖重型机械的行业中具有巨大潜力。
VTR 的影响远远超出了建筑业。采矿业、农业和国防等行业都将受益于这项创新技术，该技术有望对关键部件进行更高效的疲劳分析。
通过快速验证设计并降低成本，虚拟试验台使制造商能够生产更耐用、更可靠的机械。该技术在模拟真实条件方面的准确性确保了它在提高性能和安全性方面发挥关键作用，使机械在多个行业中更具成本效益和弹性。