疲勞載荷及分析報(bào)告理論某資料

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1、實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案疲勞載荷及分析理論疲勞載荷譜(fatigueloadspectrum)是建立疲勞設(shè)計(jì)方法的基礎(chǔ)。根據(jù)研究對(duì)象的不同，施加在對(duì)象上的疲勞載荷也是不同的，所以在應(yīng)用時(shí)要依據(jù)某種統(tǒng)計(jì)分析方法和理論進(jìn)行分析。1疲勞載荷譜1.1疲勞載荷譜及其編譜載荷分為靜載荷和動(dòng)載荷兩大類。動(dòng)載荷又分為周期載荷、非周期載荷和沖擊載荷。周期載荷和非周期載荷可統(tǒng)稱為疲勞載荷。在很多情況下，作用在結(jié)構(gòu)或機(jī)械上的載荷是隨時(shí)間變化的，這種加載過程稱為載荷—時(shí)間歷程。由于隨機(jī)載荷的不確定性，這種譜無法直接使用，必須對(duì)其進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理。處理后的載荷

2、—時(shí)間—?dú)v程稱為載荷譜。載荷譜是具有統(tǒng)計(jì)特性的圖形，它能本質(zhì)地反映零件的載荷變化情況[]。為了估算結(jié)構(gòu)的使用壽命和進(jìn)行疲勞可靠性分析，以及為最后設(shè)計(jì)階段所必需的全尺寸結(jié)構(gòu)和零部件疲勞試驗(yàn)，都必須有反映真實(shí)工作狀態(tài)的疲勞載荷譜。實(shí)測(cè)的應(yīng)力—時(shí)間歷程包含了外加載荷和結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)的影響，它不僅受結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的影響，而且也受應(yīng)力—時(shí)間歷程的觀測(cè)部位的影響。將實(shí)測(cè)的載荷—時(shí)間歷程處理成具有代表性的典型載荷譜的過程稱為編譜。編譜的重要一環(huán)，是用統(tǒng)計(jì)理論來處理所獲得的實(shí)測(cè)子樣[]。1.2統(tǒng)計(jì)分析方法對(duì)于隨機(jī)載荷，統(tǒng)計(jì)分析方法主要有兩類

3、：計(jì)數(shù)法和功率譜法[]。由于產(chǎn)生疲勞損傷的主要原因是循環(huán)次數(shù)和應(yīng)力幅值，因此在編譜時(shí)首先必須遵循某一等效損傷原則，將隨機(jī)的應(yīng)力—時(shí)間歷程簡(jiǎn)化為一系列不同幅值的全循環(huán)和半循環(huán)，這一簡(jiǎn)化的過程叫做計(jì)數(shù)法。功率譜法是借助富氏變換，將連續(xù)變化的隨機(jī)載荷分解為無限多個(gè)具有各種頻率的簡(jiǎn)單變化，得出功率譜密度函數(shù)。在抗疲勞設(shè)計(jì)中廣泛使用計(jì)數(shù)法。目前，已有的計(jì)算法有十余種之多，同一應(yīng)力—精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案時(shí)間歷程用不同計(jì)數(shù)法編制出的載荷譜有時(shí)會(huì)差別很大。當(dāng)然，按照這些載荷譜來進(jìn)行壽命估算或試驗(yàn)，也會(huì)給出不同的結(jié)果。從統(tǒng)計(jì)觀點(diǎn)上看，計(jì)

4、數(shù)法大體分為兩類：?jiǎn)螀?shù)法和雙參數(shù)法[]。所謂單參數(shù)法是指只考慮應(yīng)力循環(huán)中的一個(gè)變量，例如，峰谷值、變程（相鄰的峰值與谷值之差），而雙參數(shù)法則同時(shí)考慮兩個(gè)變量。由于交變載荷本身固有的特性，對(duì)任一應(yīng)力循環(huán)，總需要用兩個(gè)參數(shù)來表示。其代表是雨流計(jì)數(shù)法。雨流計(jì)數(shù)法是目前在疲勞設(shè)計(jì)和疲勞試驗(yàn)中用的最廣泛的一種計(jì)數(shù)方法，是對(duì)隨機(jī)信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)的一種方法的一種。雨流計(jì)數(shù)法與變程對(duì)—均值計(jì)數(shù)法一樣具有比較嚴(yán)格的力學(xué)基礎(chǔ)，計(jì)數(shù)結(jié)果介于峰值法和變程法之間，提供比較符合實(shí)際的數(shù)據(jù)。雨流法是建立在對(duì)封閉的應(yīng)力—應(yīng)變遲滯回線逐個(gè)計(jì)數(shù)的基礎(chǔ)上，它

5、認(rèn)為塑性的存在是疲勞損傷的必要條件，從疲勞觀點(diǎn)上看它比較能夠反映隨機(jī)載荷的全過程。由載荷—時(shí)間歷程得到的應(yīng)力—應(yīng)變遲滯回線與造成的疲勞損傷是等效的[]。應(yīng)該指出，所有現(xiàn)行計(jì)數(shù)法均未記及載荷循環(huán)先后次序的信息資料。因?yàn)檩d荷先后次序的影響總是存在的，但如果將簡(jiǎn)化后的程序載荷譜的周期取短一些，則載荷先后次序的影響會(huì)減小至最小程度，這點(diǎn)已被荷蘭國(guó)家宇航實(shí)驗(yàn)室的試驗(yàn)結(jié)果證實(shí)[]。2疲勞累積損傷理論2.1概述在疲勞研究過程中，人們?cè)缇吞岢隽恕皳p傷”這一概念。所謂損傷，是指在疲勞過程中初期材料內(nèi)的細(xì)微結(jié)構(gòu)變化和后期裂紋的形成和擴(kuò)展[

6、]。累積損傷規(guī)律是疲勞研究中最重要的課題之一，它是估算變幅載荷作用下結(jié)構(gòu)和零件疲勞壽命的基礎(chǔ)。大多數(shù)結(jié)構(gòu)和零件所受循環(huán)載荷的幅值都是變化的，也就是說，大多數(shù)結(jié)構(gòu)和零件都是在變幅載荷下工作的。變幅載荷下的疲勞破壞，是不同頻率和幅值的載荷所造成的損傷逐漸累積的結(jié)果。因此，疲勞累積損傷是有限壽命設(shè)計(jì)的核心問題。當(dāng)材料承受高于疲勞極限的應(yīng)力時(shí)，每一個(gè)循環(huán)都使材料產(chǎn)生一定的損傷，每一個(gè)循環(huán)所造成的平均損傷為。這種損傷是可以積累的，次恒幅載荷所造成的損傷等于其循環(huán)比。變幅載荷的損傷等于其循環(huán)比之和，即精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案，其中:-

7、----變幅載荷的應(yīng)力水平等級(jí)----第級(jí)載荷的循環(huán)次數(shù)----第級(jí)載荷下的疲勞壽命當(dāng)損傷積累到了臨界值時(shí)，即時(shí)，就發(fā)生疲勞破壞。為臨界損傷和，簡(jiǎn)稱損傷和。不同研究者根據(jù)他們對(duì)損傷累積方式的不同假設(shè)，提出了不同的疲勞累積損傷理論(fatiguedamagecumulativerules)。到現(xiàn)在，已經(jīng)提出的疲勞累積損傷理論不下數(shù)十種。這些理論歸納起來大致可以分為以下四大類[18]：（1）線性疲勞累積損傷理論：這種理論假定材料各個(gè)應(yīng)力水平下的疲勞損傷是獨(dú)立進(jìn)行的，總損傷可以線性疊加。最具有代表性的是Miner法則，以及稍

8、加改變的修正Miner法則和相對(duì)Miner法則。（2）雙線性累積損傷理論：這種理論認(rèn)為材料疲勞過程初期和后期分別按兩種不同的線性規(guī)律累積。最具有代表性的是Manson的雙線性累積損傷理論。（3）非線性累積損傷理論：這種理論假定載荷歷程與損傷之間存在著相互干涉作用，即各個(gè)載荷所造成的疲勞損傷與其以前的載荷歷史有關(guān)。最具代表的是損傷曲