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

谷远洋; 杨子涵; 刘旭柯; 张智豪; 郭志强; 宋正河

doi:10.16579/j.issn.1001.9669.2026.07.005

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

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

·疲劳·损伤·断裂·失效分析· | 更新时间：2026-07-17

- 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
- Influence of different damage fragment identification methods on the effect of accelerated editing of stress loads on combine harvester chassis
- 机械强度 2026年48卷第7期页码：40-48
- 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：
  
  谷远洋，男，1999年生，内蒙古兴安盟人，硕士；主要研究方向为农机装备载荷谱；E-mail：guyuanyang@cau.edu.cn。
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金项目(32401717);中国博士后科学基金项目(2023M733784)
- DOI：10.16579/j.issn.1001.9669.2026.07.005
  中图分类号： S225.39;U270
- 收稿：2024-10-17，
  
  修回：2025-01-13，
  
  网络首发：2026-07-17，
  
  纸质出版：2026-07-15
- 稿件说明：
移动端阅览
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

references

周晶，青平 . 国产农机装备质量评价研究：基于华中地区农户调查数据的分析［J］. 中国工程科学， 2019 ， 21 （ 5 ）： 60 - 66 .

Zhou Jing ， Qing Ping . Study on quality evaluation of domestic agricultural machinery equipment：an analysis based on the farmer survey data from Central China ［J］. Strategic Study of CAE ， 2019 ， 21 （ 5 ）： 60 - 66 . （In Chinese）

杨林，党明，董成举，等 . 农机装备可靠性现状分析及发展建议［J］. 电子产品可靠性与环境试验， 2021 ， 39 （ 2 ）： 1 - 6 .

Yang Lin ， Dang Ming ， Dong Chengju ， et al . Reliability status analysis and development suggestions of agricultural machinery equipment ［J］. Electronic Product Reliability and Environmental Testing ， 2021 ， 39 （ 2 ）： 1 - 6 . （In Chinese）

白云鹤 . 工信部、农业部、发改委联合印发《农机装备发展行动方案（2016—2025）》［N］. 中国农机化导报， 2016-12-26 （001）.

Bai Yunhe . The Ministry of Industry and Information Technology， the Ministry of Agriculture， and the National Development and Reform Commission jointly issued the "Action Plan for the Development of Agricultural Machinery and Equipment （2016-2025） " ［N］. China Agricultural Mechanization Herald ， 2016-12-26 （001）. （In Chinese）

石锋，王红钢，刘再生，等 . 路谱台架试验研究［J］. 振动与冲击， 2012 ， 31 （ 19 ）： 10 - 14 .

Shi Feng ， Wang Honggang ， Liu Zaisheng ， et al . Road spectrum rig test ［J］. Journal of Vibration and Shock ， 2012 ， 31 （ 19 ）： 10 - 14 . （In Chinese）

邱炎 . 四立柱振动台架在车辆疲劳试验中的应用［J］. 机电技术， 2013 ， 36 （ 1 ）： 58 - 59 .

Qiu Yan . Application of four-column shaking table frame in vehicle fatigue test ［J］. Mechanical & Electrical Technology ， 2013 ， 36 （ 1 ）： 58 - 59 . （In Chinese）

花菲菲，郑松林，冯金芝，等 . 基于时域损伤编辑法的整车道路模拟试验谱编制［J］. 机械强度， 2015 ， 37 （ 5 ）： 964 - 971 .

Hua Feifei ， Zheng Songlin ， Feng Jinzhi ， et al . Spectrum compilation for vehicle road simulation test based on time correlated fatigue analysis with damage editing method ［J］. Journal of Mechanical Strength ， 2015 ， 37 （ 5 ）： 964 - 971 . （In Chinese）

Stephens R I ， Dindinger P M ， Gunger J E . Fatigue damage editing for accelerated durability testing using strain range and SWT parameter criteria ［J］. International Journal of Fatigue ， 1997 ， 19 （ 8/9 ）： 599 - 606 .

Mattetti M ， Molari G ， Vertua A . New methodology for accelerating the four-post testing of tractors using wheel hub displacements ［J］. Biosystems Engineering ， 2015 ， 129 ： 307 - 314 .

林晓斌 . 加速疲劳试验的疲劳编辑技术［J］. 中国机械工程， 1998 ， 9 （ 11 ）： 27 - 30 .

Lin Xiaobin . Fatigue editing technology of accelerated fatigue test ［J］. China Mechanical Engineering ， 1998 ， 9 （ 11 ）： 27 - 30 . （In Chinese）

金锋 . 加速疲劳试验的疲劳编辑技术探讨［J］. 上海汽车， 1999 （ 2 ）： 17 - 21 .

Jin Feng . A discussion on fatigue editorial technology for speedy fatigue test ［J］. Shanghai Auto ， 1999 （ 2 ）： 17 - 21 . （In Chinese）

于佳伟，郑松林，冯金芝，等 . 某轿车前副车架服役载荷模拟试验加速方法研究［J］. 机械工程学报， 2016 ， 52 （ 22 ）： 112 - 120 .

Yu Jiawei ， Zheng Songlin ， Feng Jinzhi ， et al . Research on accelerated testing method for the service-simulation fatigue test of automotive front sub-frame ［J］. Journal of Mechanical Engineering ， 2016 ， 52 （ 22 ）： 112 - 120 . （In Chinese）

于佳伟，郑松林，赵礼辉，等 . 整车室内道路模拟试验用载荷谱的编制方法研究［J］. 机械工程学报， 2015 ， 51 （ 14 ）： 93 - 99 .

Yu Jiawei ， Zheng Songlin ， Zhao Lihui ， et al . Research on spectrum development methodology for vehicle indoor road simulation test ［J］. Journal of Mechanical Engineering ， 2015 ， 51 （ 14 ）： 93 - 99 . （In Chinese）

于佳伟，郑松林，赵子顺，等 . 一种新的加速耐久性试验谱编制方法［J］. 机械强度， 2016 ， 38 （ 2 ）： 356 - 363 .

Yu Jiawei ， Zheng Songlin ， Zhao Zishun ， et al . A new spectrum development methodology for accelerated durability test ［J］. Journal of Mechanical Strength ， 2016 ， 38 （ 2 ）： 356 - 363 . （In Chinese）

郑国峰，上官文斌，韩鹏飞，等 . 基于小波变换的汽车零部件加速耐久性载荷谱编辑方法研究［J］. 机械工程学报， 2017 ， 53 （ 8 ）： 124 - 131 .

Zheng Guofeng ， Shangguan Wenbin ， Han Pengfei ， et al . Study of load spectrum edition method based on the wavelet transform to the accelerated durability test of the vehicle component ［J］. Journal of Mechanical Engineering ， 2017 ， 53 （ 8 ）： 124 - 131 . （In Chinese）

郑国峰 . 典型汽车部件载荷谱及加速耐久性编辑与实验方法研究［D］. 广州：华南理工大学， 2017 ： 74 - 85 .

Zheng Guofeng . Studies on load spectrum and accelerated durability test methods to typical automotive parts ［D］. Guangzhou ： South China University of Technology ， 2017 ： 74 - 85 . （In Chinese）

郑国峰，上官文斌，韩鹏飞，等 . 基于小波变换的汽车零部件加速耐久性多轴载荷谱编辑方法研究［J］. 机械工程学报， 2017 ， 53 （ 8 ）： 124 - 131 .

Zheng Guofeng ， Shangguan Wenbin ， Han Pengfei ， et al . Study of multi-axis load spectrum edition method based on the wavelet transform to the accelerated durability test of the vehicle components ［J］. Journal of Mechanical Engineering ， 2017 ， 53 （ 8 ）： 124 - 131 . （In Chinese）

Putra T E ， Abdullah S ， Schramm D ， et al . Reducing cyclic testing time for components of automotive suspension system utilising the wavelet transform and the Fuzzy C-Means ［J］. Mechanical Systems and Signal Processing ， 2017 ， 90 ： 1 - 14 .

Putra T E ， Abdullah S ， Schramm D ， et al . The need to generate realistic strain signals at an automotive coil spring for durability simulation leading to fatigue life assessment ［J］. Mechanical Systems and Signal Processing ， 2017 ， 94 ： 432 - 447 .

董国疆，韩杰，张永强，等 . 基于S变换的汽车零部件疲劳载荷谱编辑法研究［J］. 中国公路学报， 2021 ， 34 （ 5 ）： 204 - 214 .

Dong Guojiang ， Han Jie ， Zhang Yongqiang ， et al . Fatigue load spectrum editing method for vehicle parts based on S transform ［J］. China Journal of Highway and Transport ， 2021 ， 34 （ 5 ）： 204 - 214 . （In Chinese）

杨昊东，剡昌锋，谢和平，等 . 电驱动矿用自卸车轮毂驱动系统动态疲劳可靠性分析［J］. 机械强度， 2024 ， 46 （ 3 ）： 717 - 727 .

Yang Haodong ， Yan Changfeng ， Xie Heping ， et al . Dynamic fatigue reliability analysis of wheel hub drive system for electric drive mining dump truck ［J］. Journal of Mechanical Strength ， 2024 ， 46 （ 3 ）： 717 - 727 . （In Chinese）

成大先 . 机械设计手册：第1卷［M］. 5版 . 北京：化工出版社， 2012 ： 3 - 12 .

Cheng Daxian . Handbook of Mechanical Design： Volume 1 ［M］. 5th ed . Beijing ： Chemical Industry ， 2012 ： 3 - 12 .

钟响亮 . 多轴随机振动加速疲劳载荷谱编制方法研究［D］. 成都：西南交通大学， 2017 ： 27 - 41 .

Zhong Xiangliang . Research on accelerated fatigue spectrum editing methods of multi axial random vibration ［D］. Chengdu ： Southwest Jiaotong University ， 2017 ： 27 - 41 . （In Chinese）

汪灏，陈卓，杜璞玉，等 . 运载火箭测试数据分析与故障诊断方法［J］. 计算机测量与控制， 2024 ， 32 （ 6 ）： 14 - 19 .

Wang Hao ， Chen Zhuo ， Du Puyu ， et al . Data analysis and fault diagnosis methods for launch vehicles ［J］. Computer Measurement & Control ， 2024 ， 32 （ 6 ）： 14 - 19 . （In Chinese）

Wen C K ， Xie B ， Li Z ， et al . Power density based fatigue load spectrum editing for accelerated durability testing for tractor front axles ［J］. Biosystems Engineering ， 2020 ， 200 ： 73 - 88 .

Pratumnopharat P ， Leung P S ， Court R S . Wavelet transform-based stress-time history editing of horizontal axis wind turbine blades ［J］. Renewable Energy ， 2014 ， 63 ： 558 - 575 .

Putra T E ， Abdullah S ， Schramm D . Effect of cycle amplitude removal of fatigue strain loadings associated to signal energy characteristics ［J］. Engineering Failure Analysis ， 2020 ， 116 ： 104723 .

Johannesson P ， Speckert M . Guide to load analysis for durability in vehicle engineering ［M］. Chichester ： John Wiley & Sons， Ltd. ， 2014 .

Abdullah S ， Giacomin J A ， Yates J R . A mission synthesis algorithm for fatigue damage analysis ［J］. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers，Part D：Journal of Automobile Engineering ， 2004 ， 218 （ 3 ）： 243 - 258 .

浏览量

下载量

CSCD

文章被引用时，请邮件提醒。

提交

工具集

关联资源

基于载荷谱的汽车后桥准双曲面齿轮高周疲劳寿命评估

基于实测载荷谱的横向稳定杆连杆疲劳分析与优化

域适应网络与平衡动态分布自适应的轴承变工况故障迁移诊断研究

高速受电弓上框架加速寿命试验载荷谱编制研究

虚拟迭代法转向节载荷谱提取与验证