工程机械的工作部件（例如推土机推臂）面临周期性条件，随着时间的推移会导致疲劳损坏。连续的振动、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昂且耗时，并且通常无法复制现实世界的条件。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测试台以更好地分析疲劳生活。

最近的一项研究是实施由山东大学团队与厦门大学和庆熙大学合作，于2024年8月31日发表在国际机械系统动力学杂志。

该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。通过利用模拟生成高精度的载荷谱，该方法无需昂贵的物理装备。新方法有望彻底改变建筑疲劳测试机械，提供更快、更可靠的结果。

该研究的重点是创建一个模拟推土机推臂操作条件的 VTR，从而实现更精确的疲劳寿命评估。使用虚拟迭代技术，VTR 生成输入信号复制现实世界的操作负载，迭代地对其进行微调，直到它们符合实际的工作条件。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 可以计算出准确的载荷谱以进行疲劳分析。结果表明，这种虚拟方法与物理实验获得的结果非常吻合，将测试时间从几小时缩短到几分钟，并大大降低了成本。这项创新对于提高产品设计的可靠性，同时显着降低整个工程机械行业的测试费用具有广泛的影响。

山东大学研究员朱向前教授强调了新系统的变革性，他说：“这款 VTR 为传统疲劳测试提供了突破性的替代方案。它不仅减少了时间和成本，而且还增强了疲劳测试的性能。”该方法可以重塑工程机械中进行疲劳分析的方式，从而促进更快的产品开发并提高可靠性。”朱博士还看到了该技术在依赖重型机械的其他各个领域的巨大潜力。

VTR 的影响远远超出了建筑行业。采矿、农业和国防等行业将从这项创新技术中受益，该技术有望对关键部件进行更有效的疲劳分析。

通过实现快速设计验证和降低成本，虚拟装备使制造商能够生产更耐用、更可靠的机械。该技术在模拟现实条件方面的准确性确保了它将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。

更多信息：Lei Hou等人，用于推土机推臂疲劳分析的虚拟振动试验台，国际机械系统动力学杂志（2024）。DOI：10.1002/msd2.12125