工程機械的工作部件（例如推土機推臂）面臨週期性條件，隨著時間的推移會導致疲勞損壞。連續的振動、張力和衝擊力會加速磨損，因此精確的疲勞分析對於確保可靠性和性能至關重要。

傳統的振動試驗台成本高且耗時，且通常無法複製現實世界的條件。由於這些挑戰，迫切需要更有效率、更準確的測試方法，促使研究人員探索虛擬測試台以更好地分析疲勞生活。

最近的一項研究是實施由山東大學團隊與廈門大學和慶熙大學合作，於2024年8月31日發表在國際機械系統動力學雜誌。

該研究提出了一種新型虛擬振動試驗台（VTR），專門用於分析推土機推臂的疲勞壽命。透過利用模擬生成高精度的載荷譜，此方法無需昂貴的物理裝備。新方法有望徹底改變建築疲勞測試機械，提供更快、更可靠的結果。

研究的重點是創建一個模擬推土機推臂操作條件的 VTR，從而實現更精確的疲勞壽命評估。使用虛擬迭代技術，VTR 生成輸入訊號複製現實世界的操作負載，迭代地對其進行微調，直到它們符合實際的工作條件。這種方法解決了傳統測試台的缺點，傳統測試台通常難以重現機械部件的複雜動態行為。

透過整合應變、油壓和氣缸行程等關鍵數據點，虛擬 VTR 可以計算出準確的載荷譜以進行疲勞分析。結果表明，這種虛擬方法與物理實驗獲得的結果非常吻合，將測試時間從幾小時縮短到幾分鐘，並大大降低了成本。這項創新對於提高產品設計的可靠性，同時顯著降低整個工程機械產業的測試成本具有廣泛的影響。

山東大學研究員朱向前教授強調了新系統的變革性，他說：“這款 VTR 為傳統疲勞測試提供了突破性的替代方案。它不僅減少了時間和成本，而且還增強了疲勞測試的性能。”該方法可以重塑工程機械中進行疲勞分析的方式，從而促進更快的產品開發並提高可靠性。朱博士也看到了該技術在依賴重型機械的其他各個領域的巨大潛力。

VTR 的影響遠遠超出了建築業。採礦、農業和國防等產業將從這項創新技術中受益，該技術有望對關鍵零件進行更有效的疲勞分析。

透過實現快速設計驗證和降低成本，虛擬裝備使製造商能夠生產更耐用、更可靠的機械。該技術在模擬現實條件方面的準確性確保了它將在提高性能和安全性方面發揮關鍵作用，使機械在多個行業中更具成本效益和彈性。

更多資訊：Lei Hou等人，用於推土機推臂疲勞分析的虛擬振動試驗台，國際機械系統動力學雜誌（2024）。DOI：10.1002/msd2.12125