Influence of different damage fragment identification methods on the effect of accelerated editing of stress loads on combine harvester chassis

GU Yuanyang; YANG Zihan; LIU Xuke; ZHANG Zhihao; GUO Zhiqiang; SONG Zhenghe

doi:10.16579/j.issn.1001.9669.2026.07.005

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Influence of different damage fragment identification methods on the effect of accelerated editing of stress loads on combine harvester chassis

·Fatigue·Damage·Fracture·Failure Analysis· | 更新时间：2026-07-17

- Influence of different damage fragment identification methods on the effect of accelerated editing of stress loads on combine harvester chassis
- Journal of Mechanical Strength Vol. 48, Issue 7, Pages: 40-48(2026)
- 作者机构：
  
  1.中国农业大学现代农业装备优化设计北京市重点实验室，北京 100083
  2.洛阳智能农业装备研究院有限公司，洛阳 471000
- 作者简介：
  
  YANG Zihan, E-mail: yangzihan@cau.edu.cn
- 基金信息：
  
  National Natural Science Foundation of China(32401717);China Postdoctoral Science Foundation Project(2023M733784)
- DOI：10.16579/j.issn.1001.9669.2026.07.005
  CLC： S225.39;U270
- Received：17 October 2024，
  
  Revised：2025-01-13，
  
  Online First：17 July 2026，
  
  Published：15 July 2026
- 稿件说明：
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谷远洋，杨子涵，刘旭柯，等. 不同损伤片段识别方法对联合收割机底盘应力载荷加速编辑效果的影响［J］. 机械强度，2026，48（7）：40-48.

Gu Yuanyang，Yang Zihan，Liu Xuke，et al. Influence of different damage fragment identification methods on the effect of accelerated editing of stress loads on combine harvester chassis［J］. Journal of Mechanical Strength，2026，48（7）：40-48.
谷远洋，杨子涵，刘旭柯，等. 不同损伤片段识别方法对联合收割机底盘应力载荷加速编辑效果的影响［J］. 机械强度，2026，48（7）：40-48. DOI： 10.16579/j.issn.1001.9669.2026.07.005.

Gu Yuanyang，Yang Zihan，Liu Xuke，et al. Influence of different damage fragment identification methods on the effect of accelerated editing of stress loads on combine harvester chassis［J］. Journal of Mechanical Strength，2026，48（7）：40-48. DOI： 10.16579/j.issn.1001.9669.2026.07.005.

摘要

目的

联合收割机作业工况复杂多变，缺乏适配其田间载荷特征的载荷谱加速编辑方法，制约了结构可靠性设计与耐久性试验效率提升。为解决该问题，应用时域损伤保留识别法、基于小波变换的包络线损伤识别法和基于时频分析的累积功率谱密度损伤识别法，分别对联合收割机后桥铰接点处的应变信号进行加速编制处理，以探究不同损伤识别方法对联合收割机底盘应力载荷加速编制效果的影响。

方法

首先，采集国产大型双纵轴流联合收割机底盘后桥铰接点垂向应力载荷，完成预处理与工况划分，明确各工况损伤贡献比例；其次，采用时域损伤识别法，确定最优2 s计算窗口区间，实现基于损伤分布的载荷片段筛选；然后，基于小波变换提取高频分量并进行包络线分析，识别高损伤载荷片段；最后，采用基于时频分析的累积功率谱密度损伤识别法，通过连续小波变换与功率谱叠加定位高能量损伤区域。

结果

结果表明，在伪损伤保留比例约98%的条件下，基于时频分析的累积功率谱密度损伤识别法的信号压缩比例达40.92%，加速效果较时域损伤识别法、基于小波变换的包络线损伤识别法分别提升12.45%和16.56%；该方法可完全剔除损伤占比仅0.7%的卸粮工况，但在高频段功率谱密度一致性方面存在不足，研究为农机领域载荷谱加速编辑提供参考。

Abstract

Objective

The operating conditions of combine harvesters are complex and variable. No load spectrum accelerated editing method adapted to their field load characteristics is available

which restricts the improvement of structural reliability design and durability test efficiency. Three different damage fragment identification methods were applied to the accelerated editing of chassis stress loads of combine harvesters. To solve the aforementioned problems

the time-domain damage retention identification method

the wavelet transform-based envelope damage identification method and the time-frequency analysis-based cumulative power spectral density damage identification method were employed. The strain signals measured at the hinge positions of the combine harvester rear axle were separately subjected to accelerated spectrum compilation processing by the three aforementioned methods

and the influences of different damage identification approaches on the accelerated compilation performance of stress load spectra for the combine harvester chassis were explored.

Methods

Firstly

vertical stress loads at the hinge point of the rear axle of the chassis of a domestic large double axial flow combine harvester were collected. Preprocessing and working condition division were completed to clarify the damage contribution ratio of each working condition. Secondly

the time-domain damage identification method was adopted. The optimal 2 s calculation window interval was determined to realize the screening of load fragments based on damage distribution. Then

high-frequency components were extracted based on wavelet transform. Envelope analysis was performed to identify high-damage load fragments. Finally

the accumulative power spectral density damage identification method based on time-frequency analysis was adopted. High-energy damage regions were located through continuous wavelet transform and power spectrum superposition.

Results

The results show that under the condition of pseudo-damage retention ratio of about 98%

the signal compression ratio of the accumulative power spectral density damage identification method based on time-frequency analysis reaches 40.92%. The acceleration effect is improved by 12.45% and 16.56% respectively compared with the time-domain damage identification method and the envelope damage identification method based on wavelet transform. The grain unloading condition with a damage ratio of only 0.7% can be completely eliminated

but deficiencies exist in the consistency of power spectral density in the high frequency band. Reference can be provided for the accelerated editing of load spectrum in the field of agricultural machinery.

关键词

Keywords

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