强度方法-载荷谱
基于随机载荷谱的构架疲劳强度研究
１ 倒梁； ２ 一横 梁 ； ３ 一辅 助 横 梁 ； ４ 抗 侧 滚扭 杆 座 ； ５ 一横 向挡 座 ６ 轴 箱定 位 转 臂 座 ； ７ 一牵 引 拉 杆 座 ； ８ 盘形 制 动 吊座 ； ９ 一 手 制 动 安 装座 ； ｌ Ｏ ～ 高度 阀安 装 座 ； １ １ 横 向减 振 器 座 ； １ ２ 一 空 气 弹簧 安 装 座 ； １ ３ 一风 管 安 装 座 ； １ ４ 抗 蛇行 减 振 器 座 ； ｌ ５ 一 二 系 垂 向减 振 器 座 ； ｌ ６ 一一 系 垂 向 减 振 器座 。
进 行 比 较 。对 比结 果 表 明 ， 两 种 方 法 得 到 的构 架 疲 劳 危 险 区域 基 本 一 致 ， 而 基 于 随 机 载 荷 谱 的 疲 劳 分 析 方 法 预 测 出构 架 疲 劳 寿命 更保 守 。
关键 词 弹性 构 架 ； 随 机 载 荷 ；疲 劳 强 度 ； 疲 劳 试 验
第 ３ ３卷 第 ２期
２ Ｏ １ ３年 ４月
铁 道 机 车 车 辆
ＲＡＩ Ｌ Ｗ ＡＹ Ｉ ＯＣＯＭ ＯＴＩ ＶＥ ＆ ＣＡＲ
Ｖｏ１ ． ３ ３ Ｎｏ． ２
Ａ Ｄｒ ． ２ ０１ ３
文章 编号 ： １ ０ ０ ８ —７ ８ ４ ２（ ２ ０ １ ３ ） ０ ２ —０ ０ ２ １ —０ ５
一
段 区域作 为焊 缝 区来 考 虑 ， 根 据文 献 ［ ７ ］ 关 于直 角 角 ≤ｈ ｆ ≤１ ． ２ 。 ， 其 中
焊缝 焊脚 高度 ｈ 的 规定 ， 取 １ ． ５
２ 构 架 疲 劳 强 度 分 析
图 １ 构 架 结构 组成
２ ． １ 基 于随机 载荷 谱 的疲 劳寿命 预测 构 架 的随机 疲劳 寿命 分析 需要 结合 多 体 动力 学 、 有 限元和 疲 劳强 度 等理 论 并通 过 ＭＢ Ｓ与 Ｆ Ｅ Ｍ 联 合 分 析 手 段实 现 ， 其基本 流程 如 图 ３ 所示。
疲劳强度理论分析
1. 名义应立法：计算全寿命，主要用于高周疲劳； 2. 局部应力—应变法：计算裂纹形成寿命； 3. 断裂力学法：计算裂纹扩展寿命。
（四）：疲劳试验 材料试验，实物结构试验，高周疲劳试验，低周疲劳试验，裂纹扩展寿命试验
（五）：常规疲劳强度设计：
），可
4.P-S-N 曲线 不同可靠度下的应力——寿命曲线
（1） S-N曲线中S,N的概率密度函数
大量实验表明：疲劳强度符合正态分布
（同寿命下的应力分布）。疲劳寿命符合对数
正态或威布尔分布（同应力水平下的寿命）
正态分布
——均值，也叫数学期望。
——标准差，数学上叫均方根值。
对数正态分布，将随机变量的对数函数进行分析。威布尔分布（寿命）
随机载荷下疲劳寿命研究实测载荷谱当量成对称循环下的载荷谱ii根据材料的sn曲线实物试验值和实测载荷谱代入计算模型638可计算不同可靠度下的疲劳寿命图612表621表622这里进行了两种构件侧架和摇枕的疲劳寿命计算iii与实际统计数据比较讲实际统计数据进行整理表627采用常规定时截尾试验发最后论证摇枕的实际平均寿命为328年计算值为3537年两值接近说明计算公式可以
疲劳试验在疲劳试验机上进行，有弯曲疲劳试验机和拉—压疲劳 试验机等。
2 疲劳分析的有关参数
应力幅
平均应力 最大应力 最小应力 应力范围
应力比
对称循环， 脉动循环 静应力
3 材料的S—N曲线 根据不同应力水平分组进行疲劳试验，
根据实验数据进行拟合，一般采用最小二乘 法。 曲线为指数曲线，即： 对上式两边去对数 ：
也就是许用应力法： 存在问题：
a. 设计的机械零件特别笨重（为了安全，只有加大整个截面尺寸）； b. 尽管笨重，但仍有疲劳裂纹产生。 原因： a. 疲劳裂纹发生在构件的危险点的局部区域，通过裂纹不断扩展，
路谱载荷谱
路谱载荷谱
路谱载荷谱是指在道路行驶过程中，车辆所承受的随机振动载荷的统计分布。
这种载荷对于车辆的结构和部件会产生一定的影响，因此对于车辆的设计和可靠性评估具有重要意义。
路谱载荷谱是通过采集车辆在各种道路条件下的行驶数据，包括车辆的加速度、速度、位移等信号，并对这些信号进行统计分析和处理，得到的路谱载荷谱可以反映车辆在不同道路条件下的振动特性。
路谱载荷谱的应用范围非常广泛，包括车辆设计、可靠性评估、故障诊断等方面。
在车辆设计方面，路谱载荷谱可以用于评估车辆的结构和部件的强度和刚度，以及预测车辆在不同道路条件下的性能和耐久性。
在可靠性评估方面，路谱载荷谱可以用于评估车辆的各个部件的可靠性，以及预测车辆在不同道路条件下的故障率和维修周期。
在故障诊断方面，路谱载荷谱可以用于识别车辆的故障模式和原因，以及预测车辆在不同道路条件下的故障发展趋势。
路谱载荷谱的采集和处理是一项非常复杂的工作，需要采集大量的数据并进行统计分析。
为了得到准确的路谱载荷谱，需要选择合适的统计方法和工具，并对数据进行清洗和处理，以去除异常值和噪声。
同时，还需要对路谱载荷谱进行验证和校准，以确保其准确性和可靠性。
总之，路谱载荷谱是车辆设计和可靠性评估的重要工具之一，可以用于评估车辆的结构和部件的性能和耐久性，以及预测车辆在不同道路条件下的性能和故障率。
为了得到准确的路谱载荷谱，需要采集大量的数据并进行统计分析，同时还需要对路谱载荷谱进行验证和校准。
载荷谱试验
载荷谱试验
载荷谱试验是一种测试和评估结构物或设备的强度和稳定性的方法。
在测试中，将所需载荷施加到被测试的结构或设备上，以检测其对这些载荷的反应。
这些载荷可以是静态的、动态的或随机的。
测试的目的是确定结构或设备的强度、刚度、稳定性以及耐久性。
载荷谱试验可以用于各种结构，包括建筑物、桥梁、飞机、汽车和船舶等。
它可以帮助设计人员评估结构或设备的安全性，并确定是否需要加强或更改设计。
同时，它还可以用于评估已经使用的结构或设备的寿命和健康状态，以便进行维修或更换。
载荷谱试验是结构工程中重要的测试方法之一，它可以提高结构或设备的可靠性和安全性。
- 1 -。
起重机传动零件疲劳计算基准载荷及载荷谱系数(0709)
起重机传动零件疲劳计算基准载荷及载荷谱系数*朱大林 郑小玲 方子帆摘要 本文讨论起重机传动零件疲劳计算方法问题。
讨论了区分机构和零件的载荷谱系数的必要性，指出应以零件的载荷谱作为零件疲劳计算的依据。
从实用的角度，提出以弹性振动最大载荷作为疲劳计算基准载荷并给出了相应的载荷谱系数定义。
本文还对零件的应力循环次数计算问题进行了分析。
关键词 起重机 机构 零件 疲劳计算 基准载荷 载荷谱系数１ 引言起重机传动机构零部件的疲劳寿命计算是起重机设计的重要内容，起重机设计规范(GB3811-83)[1]（以下简称规范）对此给出了一些原则规定。
起重机传动件的疲劳计算方法原则上与一般机械零件相同，但由于起重机的工作特点，决定了其零件的疲劳计算具有以下两个特点：1) 零件承受的载荷是变幅交变载荷，并具有随机变化的特性，从而使起重机零件的疲劳计算必须引入应力谱或载荷谱的概念，采用变幅疲劳的计算方法。
零件疲劳计算的依据是零件的载荷谱，而规范给出的是机构的载荷谱，对零件的载荷谱问题并未叙及。
2) 零件的应力循环次数通常小于材料的基本循环次数N 0，属于有限寿命疲劳计算。
这就要求正确计算零件的应力循环次数，对此，规范的规定也不尽完善。
本文将就以上问题进行讨论，并提出笔者的建议。
２ 起重机传动零件疲劳计算与载荷谱规范采用名义应力法和疲劳损伤的线性累积理论，规定了起重机传动零件的疲劳计算方法，推荐的计算公式为：eq rk n σσ≤/Ⅰ (1)式中，σeq —考虑变幅应力和有限寿命的零件等效应力;σrk —考虑循环特性和应力集中后的零件无限寿命疲劳强度限；n Ⅰ—疲劳计算安全系数。
规范规定，零件的等效应力σeq 根据零件承受的等效载荷计算，对传动零件，等效载荷计算公式为：T eq ＝k n k m T Ⅰmax (2)式中，T Ⅰmax —机构启动时零件的静力矩与刚体惯性力矩之和；k m —载荷系数，m m m k K =,K m 为载荷谱系数；k n —有限寿命系数，n m k N N =/0，(N<N 0)；N 0—材料的基本应力循环次数；N —机构零件的工作应力循环次数；当k n k m 〉1时，取k n k m ＝1 。
载荷谱数据处理方法
载荷谱数据处理方法载荷谱是指一段时间内物体所承受的力、压力、振动或其他形式的载荷的统计特性。
在工程领域中，载荷谱数据处理是一项重要的任务，它有助于评估和预测材料的耐久性、结构的可靠性以及设备的寿命。
本文将介绍一些常见的载荷谱数据处理方法。
首先，载荷谱数据的收集是处理的第一步。
可以通过传感器或仪器来采集实际工况中的载荷数据。
采集到的数据可以是时间域数据，即载荷随时间变化的曲线；也可以是频域数据，即载荷在不同频率上的分布。
在处理时间域数据时，最常用的方法是统计分析。
主要包括平均值、方差、标准差、峰值等统计量的计算。
通过对载荷谱数据进行统计分析，可以获得载荷的统计特性，例如均值和标准差可以反映载荷的平均水平和波动程度。
另一个重要的处理方法是周期性分析。
周期性分析主要通过傅里叶变换将时间域数据转换为频域数据。
频域数据可以提供载荷在不同频率上的成分和能量分布情况。
常用的周期性分析方法包括傅里叶变换、功率谱密度函数和自相关函数等。
对于频域数据，常用的处理方法有滤波和降阶。
由于实际工况中的载荷往往包含大量的噪声和杂波，因此需要对频域数据进行滤波处理，以提取感兴趣的载荷成分。
常用的滤波方法包括高通滤波、低通滤波和带通滤波等。
另一个常见的处理方法是降阶。
降阶是指通过分析载荷谱数据，将其表示为少量的载荷模态或载荷历程。
通过降阶处理，可以减少数据的维度，简化数据分析的计算量，并提取载荷谱中的主要特征。
此外，还可以将载荷谱数据进行模式识别和分类。
模式识别是指通过对载荷谱数据进行特征提取和分类，将不同类型的载荷进行识别和区分。
常用的模式识别方法包括主成分分析、聚类分析和支持向量机等。
最后，载荷谱数据的可视化也是一种常用的处理方法。
通过将载荷谱数据绘制成图表，可以直观地展示载荷的变化规律和分布特征。
常用的可视化方法包括时间域波形图、频域功率谱图、雨流计数图等。
综上所述，载荷谱数据处理是评估和预测材料、结构和设备性能的关键环节。
汽车载荷谱采集与处理
2016-4-25
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1.2 汽车载荷谱采集的内容
p 用户道路载荷谱采集——高速公路
2016-4-25
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1.2 汽车载荷谱采集的内容
p 用户道路载荷谱采集——城市道路
2016-4-25
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1.2 汽车载荷谱采集的内容
p 用户道路载荷谱采集——山路
2016-4-25
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1.2 汽车载荷谱采集的内容
Load spectrum in the field (customer)
使用载荷 ?
设计强度
Structural strength ?
2016-4-25
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1.2 汽车载荷谱采集的内容
p 用户道路载荷谱采集——用户使用条件调研
调研区域的选择
Ø 典型用户地区（市场分布原则）：大多数用户使用区域，通常为销量较多、用户密 集的地区； Ø 特殊用户地区（特殊使用条件原则）：运营车使用区域、极端路面条件区域、极端 环境条件区域。
目标用户 使用情况
市场调研
用户道路
用户道路 数据采集
试验场
信
数据采集
息
试验场
谱分析 雨流计数
90%用户 使用目标
用户道路 损伤强度
关联分析
优化、制定 试车方案
p 工作目标：建立考核强 度适中的试验规范
谱分析
雨流计数
分
析
试验损伤强度
Load s试pe验ctr载um荷of durability test cycle
2016-4-25
7
1.1 汽车载荷谱采集的目的
p 为载荷谱分解和结构耐久CAE分析提供必要的输入载荷数据。
减振器载荷
载荷谱
载荷谱载荷谱是整机结构或零部件所承受的典型载荷时间历程，经数理统计处理后所得到的表示载荷大小与出现频次之间关系的图形、表格、矩阵和其他概率特征值的统称。
机械结构部件多是在交变载荷作用下服役，因为载荷的变化，结构材料内部的应力应变也在发生变化，从而导致裂纹的产生、扩张，发生断裂，这个过程就是疲劳失效，大多数机械部件的失效都是疲劳失效。
载荷谱的研究对疲劳失效有很大作用。
载荷谱是进行可靠性设计的依据，是零部件结构定寿、延寿和动力学仿真、有限元分析等计算机辅助设计的先决条件，也是作为结构疲劳试验、强化试验、加速寿命试验和可靠性试验的基础。
一般机械产品，其载荷谱的编制流程如下：(1) 载荷样本数据的获取载荷数据一般通过产品现场工作时实测的途径来获取。
(2) 平稳性检验通过实测方法获得的载荷数据往往是一种随机过程，而在随机过程分析中，一组数据是否为平稳和历态的，对其进行统计处理所采用的方法是不相同的，因此需对试验获得的载荷数据进行平稳性分析。
(3) 无效幅值的去除测试获得的载荷数据中有许多载荷值小的循环，将不能构成疲劳损伤的小量载荷循环去除即为无效幅值的去除。
通过对无效幅值进行压缩和去除可以缩短试验时间，同时降低试验费用。
(4)载荷循环的统计计数将载荷-时间历程转化为系列载荷循环的过程叫做“计数法”。
在进行疲劳寿命分析时，常常以载荷-时间历程的损伤量为依据，对统计计数结果进行加速编辑。
(5) 总体分布的估计通过雨流计数法对随机载荷进行计数得到的是载荷均值和载荷幅值，之后进行统计处理得到二元（均值和幅值）随机变量的联合分布矩阵，采用二维（幅值和均值）函数进行分布参数的估计。
分布函数获得后，利用假设检验对幅值和均值分布函数进行检验，最后分析二者的相关性，确定最优分布模型。
不同的机械产品，其载荷谱的采集及编制方法均有所不同。
在对汽车零部件疲劳失效研究中，通常采集关键部位（如稳定连接杆、横拉杆等）的应变载荷和加速度信号作为载荷数据。
船舶结构设计中的疲劳强度分析
船舶结构设计中的疲劳强度分析一、引言随着人民生活水平的不断提高，海洋运输成为国际贸易中不可或缺的一部分，船舶结构的安全性和可靠性越来越受到重视。
而疲劳强度分析技术在船舶结构设计中具有重要的作用。
二、疲劳强度分析概述疲劳强度是指物体在交替应力作用下产生损伤的能力，通常用承受交替应力循环以致导致断裂所需的循环次数来表示。
而疲劳强度分析是通过计算某一结构在规定的载荷条件下的循环次数，确定该结构的疲劳寿命和疲劳强度，从而保证船舶结构的安全性和可靠性。
三、疲劳强度分析技术1. 疲劳载荷谱分析疲劳载荷谱分析是指对船舶在实际使用中所受到的载荷进行统计和分析，确定疲劳载荷谱。
通过对载荷谱分析，可以获得船舶在实际使用时所受到的疲劳载荷谱，为疲劳强度分析提供了重要的基础数据。
2. 有限元疲劳强度分析有限元疲劳强度分析是指采用有限元方法对船舶结构模型进行建模和分析，计算其在实际载荷条件下的疲劳强度。
该方法可以模拟船舶结构的实际使用情况，准确地计算疲劳强度，为船舶结构的设计提供科学依据。
3. 应力集中系数法疲劳强度分析应力集中系数法疲劳强度分析是指通过计算结构中应力集中系数，来评估结构在疲劳载荷下的疲劳性能。
该方法简单易行，适用于设计初期的疲劳强度评估。
4. 频域方法疲劳强度分析频域方法疲劳强度分析是指通过对结构的振动信号进行频域分析，计算出其疲劳强度。
该方法能够准确地计算某一结构的疲劳寿命和疲劳强度，但需要大量的数据处理，复杂度较高。
四、结构材料的疲劳特性船舶结构材料的疲劳特性是指材料在交替应力作用下的损伤特性。
不同种类的结构材料具有不同的疲劳特性。
一般来说，疲劳寿命越长的材料可以承受更多的循环次数，对于船舶结构的设计来说，需要选择具有较长疲劳寿命的材料，以确保结构的安全性和可靠性。
五、结论疲劳强度分析技术在船舶结构设计中具有重要的作用，可以评估船舶在疲劳载荷下的性能，为船舶结构的安全性和可靠性提供保障。
在选择结构材料时，需要考虑其疲劳特性，选择具有较长疲劳寿命的材料。
铁路货车车体载荷谱测试及疲劳强度评价
根据数据处理和分析结果，对铁路 货车车体的疲劳强度进行评估，给 出评估报告和建议措施。
04
铁路货车车体载荷谱测试 及疲劳强度评价结果
结果概述
成功获取了铁路货车车体的载荷 谱数据，包括运行过程中的动态
载荷和静态载荷。
通过测试和分析，确定了车体结 构疲劳强度的薄弱环节和易损部
位。
与国内外同类车型相比，该铁路 货车车体的载荷谱测试及疲劳强 度评价结果处于行业领先水平。
针对铁路货车车体载荷谱测试及疲劳强度评价的研究，有助于提高货车的可靠性 和安全性，降低事故风险。
研究内容与方法
研究内容
研究铁路货车车体的载荷谱测试，分析车体的疲劳强度，探讨载荷谱与疲劳强 度之间的关系。
研究方法
采用实验测试和数值模拟相结合的方法，对铁路货车车体进行载荷谱测试，利 用有限元分析软件对车体结构进行疲劳强度分析。
根据铁路货车车体的实际运行工况和载荷谱，制定相应的疲劳强度标准，包括最大应力、最小应力、 交变应力幅等指标。
评价过程与数据分析
载荷谱数据采集
通过铁路货车车体载荷谱测试 系统，采集车体在实际运行中 的载荷数据，包括垂向载荷、
横向载荷、纵向载荷等。
数据处理与分析
对采集的载荷数据进行处理和分析 ，提取出关键部位的应力谱，结合 疲劳强度标准进行评估。
结果分析与讨论
对获取的载荷谱数据 进行了细致的分析， 包括最大应力、应变 、疲劳寿命等参数， 并绘制了相应的曲线 图和表格。
根据分析结果，对车 体结构的疲劳强度进 行了评估，采用了多 种疲劳分析方法，如 雨流计数法、Miner 线性累积损伤准则等 。
通过与国内外同类车 型的比较，发现该铁 路货车车体在某些部 位的疲劳强度存在一 定差距，需要进行改 进和优化。
车轮踏面疲劳强度计算
车轮踏面疲劳强度计算
1.确定载荷谱：根据车辆运行情况和轮胎设计需求，确定车轮踏面在
使用过程中所受到的载荷谱。
载荷谱包括垂向载荷、侧向载荷和制动力等，这些载荷会直接影响车轮踏面的疲劳强度。
2.确定应力集中位置：根据轮胎结构和载荷作用位置等因素，确定车
轮踏面上可能出现的应力集中位置。
应力集中位置是指车轮踏面上的一些
位置，其应力值较其他位置更大，容易导致疲劳开裂。
3.应力分析：对于确定的应力集中位置，进行应力分析计算。
应力分
析可以根据轮胎结构和载荷作用等因素，计算出该位置处的应力大小和分
布情况。
4.疲劳寿命预测：根据应力分析结果，预测车轮踏面在循环载荷下的
疲劳寿命。
疲劳寿命是指车轮踏面在循环载荷下能够使用的次数或时间。
5.疲劳强度评估：根据疲劳寿命预测结果，评估车轮踏面的疲劳强度。
疲劳强度常用疲劳裂纹起始寿命指标来表示，这是指车轮踏面在承受循环
载荷后产生裂纹的寿命。
需要注意的是，车轮踏面疲劳强度计算仅是对车轮踏面进行疲劳强度
评估的一种方法，实际的车轮踏面寿命还受到多种因素的影响，如路面状况、使用环境等。
因此，在进行疲劳强度计算时，也需要综合考虑其他因素，以提高计算的准确性和可靠性。
总之，车轮踏面疲劳强度计算是车轮踏面设计和使用的重要工作，在
车辆制造和运营中具有重要意义。
通过合理的计算和评估，可以预测车轮
踏面的寿命，并为轮胎设计和使用提供科学依据。
第3章 汽车零部件载荷及强度计算方法
式中：θ1、θ2、θ3、θ4、θ5－相应圆盘的扭转角位 移。
如中央制动器的转动惯量为ＪＣ，其当量转动惯量 为Ｊ 2 C e J C 2 2 2
2 2 J 2C J C ( ) e 同理，从主减速器从动件到车轮零部件，如车 轮，其转动惯量为 Jω ，当主传动比为 io 时，其当量转 动惯量为： J
①图中，分别画出了第一、二、三、四固有频率 的振型图，在图a中，有一振幅为零的点，称为节点， b 、c 、d图的振型中，节点数逐个增多。
②理论分析表明：第一固有频率对应单节点振 型，第二固有频率对应双节点振型，依此类推，第j固 有频率对应节点数为j的振型。 ③在θm=1情况下，即发动机扭矩相同的条件下， 图形表明了其它轴段变形量的幅值。 二、由传动系激振转矩引起的传动系载荷 发动机气缸内变化的气体压力和曲柄连杆机构往 复运动质量不均匀惯性力形成了周期性变化的激振转 矩，它使传动系产生受迫振动。 1. 发动机气缸对曲轴产生的转矩
对于一般汽车，安全系数的取值标准如下： ①断裂破坏，安全系数取1.8； ②疲劳破坏，安全系数取1.3； ③屈服失效，安全系数取1.3。 同其它机械相比，汽车设计特别强调减轻自重， 所以一般安全系数取值较小，多数是极限设计。 但注意到，对安全密切相关的制动、操纵及车轴 等零件，必需细致地计算其承受的应力，既要减轻重 量；又要保证安全。另外，对容易腐蚀和磨损的零 件，根据不同的情况，安全系数加大15%～30%。
2. 假设 在模型中，假定代表系统各部分转动惯量（Ｊ１、 Ｊ２、Ｊ３、Ｊ４、Ｊ５）的圆盘是绝对刚性的，这些圆 盘之间是由无质量的、扭矩刚度为ＣＴ１、ＣＴ２、ＣＴ ３ 、Ｃ Ｔ４ 的弹性轴连接着，并把一些靠近的彼此之间 相对变形较小的旋转质量加以合并简化，以减少系统 的自由度。
c70车体模拟疲劳试验载荷谱编制方法
应力集中部位和易损部位。
03
根据应力分析结果，编制相应的疲劳试验载荷谱，为
模拟疲劳试验提供依据。
04
基于疲劳累积损伤理论的载
荷时间历程编制
疲劳累积损伤理论
线性累积损伤理论
该理论认为在交变应力作用下，材料的疲劳损伤是线性累积 的，当损伤累积到一定程度时，材料发生疲劳断裂。
非线性累积损伤理论
该理论认为材料的疲劳损伤是具有非线性特征的，在交变应 力作用下，材料的疲劳损伤不是简单累加的，而是存在损伤 的门槛和界限值。
载荷循环计数与分级
基于雨流计数法，将试验过程中采集的应力-应变 数据进行分析和处理，得到一系列循环载荷。
对这些循环载荷进行统计和分析，可以得到载荷 循环的次数和大小分布，进而对载荷进行分级。
载荷循环的计数和分级是编制载荷谱的关键步骤 ，直接影响到疲劳试验的结果和质量。
载荷循环的修正与优化
1
由于实际试验过程中可能存在各种误差和干扰因 素，需要对载荷循环进行修正和优化。
c70车体主要由底架、侧 墙、车顶、端墙等组成。
结构形式
采用无中梁整体承载结构 形式，底架和车体钢结构 通过各种连接方式形成整 体承载结构。
结构特点
车体结构具有强度高、刚 度大、重量轻、寿命长等 特点，能够适应长期服役 的要求。
服役工况分析
运行工况
c70车体在运行过程中，会受到各 种动态载荷的作用，如牵引力、 制动力、离心力等。
对比分析c70车体在实际运营中采集到的 载荷谱数据与实验室模拟得到的载荷谱 数据，确保模拟数据的真实性及准确性 。
VS
载荷谱精度评估
通过对比分析实验室模拟载荷谱与实际运 营载荷谱的细节特征，评估实验室模拟载 荷谱的精度。
强度理论---变幅载荷疲劳寿命预测
B D
F H
J
A C
E G I
A'
第一次雨流
-4 -2 0 2 4 S
B
B'
C
E
F
G
H
I
J
E'
第二次雨流
SA
A'
4
E C
2
G
I
0
-2
B
t
F
J
-4
H D
-4 -2 0 2 4
F
G
F' I
J
I'
第三次雨流
谱转90，雨滴下流。若无阻挡，则反向，流至端点。
记下流过的最大峰、谷值，为一循环，读出S, Sm。 删除雨滴流过部分，对剩余历程重复雨流计数。
故转换后的载荷为： Sa2=100, R=0，Sm2=100, n2=0.36×106。
应当指出，载荷间的转换，必然造成与真实情 况的差别，越少越好。一般只用于计数后的载 荷归并或少数试验载荷施加受限的情况。
作业2
3) Goodman直线反映平均应力或应力比的影响； (Sa/Sa(R=-1))+(Sm/Su)=1 (等寿命直线)
拉伸平均应力有害。 喷丸、冷挤压引入残余压应力可改善疲劳性能。
4) 由疲劳极限控制无限寿命设计， 即： Sa or Smax＜Sf 。
5) 缺口应力集中使疲劳强度降低，寿命缩短。 高强材料，尖缺口，影响更大。
应力谱型(Si？, ni) S-N曲线 假设 Si
Ni=C/Sm
Di=ni /Ni
S=Si yes
D=ni /Ni 判据 D=1 no
调整Si，重算
5 随机谱与循环计数法 计数法
航空航天领域的航空器结构强度分析方法
航空航天领域的航空器结构强度分析方法航空航天领域的航空器结构强度分析方法是保证飞行器安全性和可靠性的重要环节。
本文将介绍航空航天领域常用的航空器结构强度分析方法，涵盖了静力学分析、动力学分析以及疲劳寿命分析。
这些方法在航空器的设计、制造和维护中起着至关重要的作用。
一、静力学分析方法静力学分析方法用于计算航空器在静止或保持恒定速度飞行时的结构受力情况。
这种分析方法基于牛顿定律和力的平衡原理，通过计算和求解结构的应力和变形状态来评估结构的强度。
常用的静力学分析方法包括有限元分析法、解析法和试验验证法。
1. 有限元分析法有限元分析法是一种广泛应用的结构分析方法，通过将结构离散为有限数量的单元，将结构的连续问题转化为离散问题，从而实现对结构的应力和变形进行定量计算。
该方法可以有效地预测航空器结构在静力学载荷下的强度表现。
2. 解析法解析法是一种基于数学模型的分析方法，通过建立结构的数学方程来求解结构的应力和变形。
该方法适用于简单几何形状和加载情况的航空器结构之间的强度分析。
3. 试验验证法试验验证法是将真实的或者模拟的载荷作用在实际航空器结构上，通过测量结构的应力和变形来评估结构的强度。
该方法可以对模拟仿真结果进行验证，确保分析和计算结果的准确性。
二、动力学分析方法动力学分析方法用于计算航空器在飞行过程中的结构受力情况，包括加速度、振动和冲击等载荷的影响。
这些分析方法帮助评估航空器结构在飞行过程中的动态响应和稳定性。
1. 模态分析法模态分析法是一种常用的动力学分析方法，通过求解结构的振型和固有频率来分析结构的动态特性。
该方法对于评估航空器结构在共振频率附近避免共振、减小结构振动以及保证航空器的稳定性非常有效。
2. 动力响应分析法动力响应分析法是一种针对航空器在非稳态载荷下的动态响应进行分析和计算的方法。
该方法可以模拟航空器在飞行过程中的加速度、冲击和振动等复杂载荷下的结构响应。
三、疲劳寿命分析方法疲劳寿命分析方法用于评估航空器结构在长期飞行循环载荷下的使用寿命。
载荷谱
载荷谱
1、载荷谱：传动系统在实际工作中，受到的载荷是变化的，体现为扭矩和速度是变化的，不同档位所使用的频繁程度即每档所用时间也不相同，三者之间对应关系。
2、有了实际工作的载荷谱，即有了准确的设计输入条件，就可以得到传动系统各零件在载荷谱条件下的实际受力情况，从而可以得到准确的计算结果。
3、载荷谱包括各种环境条件，如温度、腐蚀、噪声等。
必要时，还考虑交变载荷和交变环境因素的综合影响，形成更为复杂的环境(载荷)谱。
载荷谱一般分为离散谱和连续谱。
离散谱由各级载荷及其发生的频次按某种次序排列组成；连续谱由载荷过程或其统计特性表示。
离散谱中最简单的是常(等)幅谱；把若干常幅谱的小块按一定次序排列便得到程序块谱；把程序块谱中各小块的次序打乱而随机排列则得到随机化程序块谱；若直接以载荷的各个峰、谷值进行随机排列则得到随机化谱。
连续谱常用实测的一段典型载荷过程表示，或用其所谓功率谱表示。
连续谱都是随机谱。
4、载荷谱或者由强度规范规定，或者根据大量实际测量记录经过统计处理制定。
装载机载荷谱试验方法
装载机载荷谱试验方法
装载机载荷谱试验方法通常采用以下步骤：
1. 确定试验目标和载荷要求：根据装载机的使用环境和工作条件，确定试验目标和要求，例如确定需要测试的载荷类型、载荷起伏范围、载荷作用时间等。
2. 设计试验方案：根据试验目标和载荷要求，设计试验方案，包括选择试验装置、选择载荷传感器、确定试验参数等。
3. 安装载荷传感器：根据试验方案，选择合适的载荷传感器，并将其安装在装载机的关键部位或重要结构上。
4. 进行载荷谱试验：根据设计的试验方案，进行载荷谱试验，通过给装载机施加不同类型和不同强度的载荷，记录载荷传感器输出的载荷数据。
5. 数据分析和评估：对采集到的载荷数据进行分析和评估，包括统计分析、频域分析、时域分析等，以得到装载机在不同载荷作用下的响应特性和耐久性。
6. 结果报告和总结：根据数据分析和评估结果，撰写试验结果报告并进行总结，评估装载机的载荷承载能力和可靠性，并提出相应的改进建议。
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载荷谱强度方法库
数据采集方法1、路面（工况）预选
2、分段采集：控制每个样本长度（汽车：至少2km；拖拉机：至少100m；）
3、数据处理：至少15个样本平均
4、数据采样分析频率:汽车：≮300Hz，拖拉机：≮160Hz
载荷谱的生成方法原始载荷谱
1、一维幅值谱：峰值计数法、雨流计数法统计
2、二维载荷谱：双参数雨流计数法统计
3、极值载荷取其出现概率为10^(-6)
当量载荷谱等幅谱：将幅值谱向损伤最大一级转换，转换时采用Goodman等损伤公式加载谱
1、采用载荷强化
2、采用小载荷删除和时间压缩
3、采用等损伤同分布转换
4、采用频率提高
5、采用载荷编辑
6、载荷级保留至少五级
加速系数确定方法1、理论加速系数：由试验载荷谱推定
2、实际加速系数：由试验寿命与使用寿命比较推定
寿命评价方法1、从等幅试验评价：相当于S-N曲线
2、从变幅程序试验评价：依据加速系数考虑室内外当量关系
3、从随机试验评价：依据使用寿命比对试验寿命
强度评价方法1、静强度评价（静强度试验）
2、疲劳强度评价：按相关标准试验判定是否达到要求
3、强度合理性评价：按标准试验后的剩余强度
低载强化的特性确定方法依据小载荷锻炼后的过载寿命与S-N曲线寿命对比确定低载强化的特性参数
通过性指拖拉机在各种田间和道路情况下的通行能力﹐如在松软﹑潮湿地面﹐山地﹑坡道和作物行间的通行能力﹐以及在田间转移和越障的能力等。
拖拉机在田间作业时﹐除通行能力外﹐还要考虑它对土壤的破坏程度﹐即拖拉机行走装置对水田犁底层的破坏程度和对旱田土壤的压实程度。
操纵性指拖拉机在驾驶员操纵下﹐按期望的路线行驶的性能﹐包括行驶直线性和最小转弯半径等。
劳动保护性能和工作条件指保护驾驶员身体不受损害的性能以及操作方便和舒适的程度。
包括对驾驶员的安全防护﹐驾驶室的防尘﹐隔声和温度控制﹐座位的减振﹑舒适程度和对不同人体体形的适应性﹐驾驶员的视野﹐各种操纵机构的合理布置和操纵力﹐工作监视装置的完善程度等。
发展趋势现代拖拉机已成为具有各种现代化设施可以牵引和驱动各种复杂农业机具的
自走式动力站﹐其发展动向表现在﹕平均功率不断增大﹐大型拖拉机在数量上占的比重明显上升。
1984年美国拖拉机销售量中﹐75千瓦以上的拖拉机占总台数的24％。
小型拖拉机(包括手扶拖拉机和小型四轮拖拉机)在经济发达国家中﹐主要用于家庭园艺和公用事业﹔在农业机械化尚处初级阶段的发展中国家﹐则因农业经营规模较小﹐仍然是一种重要动力。
在农用拖拉机中﹐轮式拖拉机占绝对优势。
履带拖拉机在许多国家的农业生产中已基本不使用﹔在苏联﹑意大利和中国的使用比重也在下降。
60年代以后﹐随着拖拉机功率的不断增大﹐四轮驱动拖拉机有很大发展。
液压转向的应用解决了原来四轮驱动拖拉机转向困难的问题﹐铰接式转向大大减小了转弯半径﹐促使四轮驱动拖拉机在75千瓦以上的拖拉机中占有很大比例。
为了提高在水田中的牵引特性﹐日本发展了中﹑小功率的四轮驱动拖拉机。
但制造成本高是其制约因素。
人机工程学﹑安全防护和改进操纵﹑监视条件的研究将日益受到重视。
现代化的密封驾驶室还带有各种形像化﹑标准化的工作监视装置和报警系统。
液压技术在拖拉机上的应用日益广泛﹐并已开始出现电子-液压系统。
新型拖拉机上的液压不仅用于农具的升降﹑控制和离合器﹑变速箱﹑差速器﹑制动器﹑转向机构等主要部件的操纵﹐甚至如坐位的调整﹑驾驶室窗的开关等也都采用液压装置。
利用载荷谱作为应力分析﹑仿真试验和有限元计算的基本数据﹐大大提高了拖拉机产品的研制水平﹐缩短了研制周期。
零部件的可靠性﹑耐久性也有了显著提高。
拖拉机零部件的标准化﹑系列化和通用化﹐有利于充分利用工厂生产能力﹐降低产品成本﹐并便于维修和配件供应。