疲劳载荷谱
基于实测载荷的转向架构架疲劳试验载荷谱
•引言•实测载荷数据处理•转向架构架疲劳试验载荷谱建立目•疲劳试验载荷谱分析•结论与展望录研究目的和意义回顾现有研究在实测载荷下进行转向架构架疲劳试验方面的研究现状。
提出当前研究中存在的问题和不足。
介绍转向架构架在轨道交通领域的应用和重要性。
详细描述本研究的研究方法和实施流程。
介绍数据采集和处理方法，包括载荷数据的采集和处理、信号处理等。
阐述基于实测载荷的转向架构架疲劳试验的实现方法和具体操作流程。
采集位置在列车运行过程中，每隔一段时间或按照特定的行驶模式进行数据采集。
采集时间数据存储实测载荷数据采集数据清洗数据转换数据归纳030201实测载荷数据处理方法趋势分析疲劳试验载荷谱制定特征提取数据处理结果03利用有限元分析方法01基于实测载荷数据02理论计算与实测数据结合建立方法数据采集和处理载荷时间历程载荷统计和处理建立载荷谱建立过程确定载荷边界条件验证试验有效性载荷谱结果平均应力交变应力最大应力载荷谱特征分析局部应力集中找出应力集中的部位，这些部位可能存在应力腐蚀或疲劳裂纹萌生的风险。
高应力区域识别承受高应力的关键部位，这些区域可能对构架的疲劳寿命产生较大影响。
关键连接部位分析连接部位的受力情况，确保这些部位在运行过程中保持稳定和可靠。
关键部位识别基于实测载荷的预测利用实测载荷数据，通过疲劳寿命预测模型估算构架的疲劳寿命。
基于应力-寿命曲线利用已知的应力-寿命曲线，根据分析得到的应力水平评估构架的疲劳寿命。
考虑多种影响因素考虑其他影响因素如材料性能、制造工艺、运行环境等对构架疲劳寿命的影响。
疲劳寿命预测数据分析疲劳试验设计实测载荷数据的获取研究结论研究不足与展望数据处理方法01试验条件02载荷谱适用性031 2 3转向架构架的疲劳寿命预测车辆运行安全性评估新型转向架构架研发工程应用前景。
第十一章 疲劳载荷谱
另一类是与各构件遭受的局部载荷相关，与全机重心过载没有确定的关系，如： 机身气密舱的增压载荷； 可动机构的重复操作载荷； 气流引起的局部结构振动； 尾翼的抖振； 发动机噪声场激励的局部结构的噪声疲劳载荷； 反复气动加热引起的座舱罩的热疲劳载荷等等。
1 机动载荷系数谱
在多次操纵飞机做各种机动飞行时，飞机遭受的重复载荷称为机 动重复载荷。 对经常作 飞行的飞机，如歼击机、强击机、战斗轰炸机等，机动 重复载荷是主要的疲劳损伤载荷。 对于运输型飞机，由于机动飞行简单，过载较小，常常不是疲劳 损伤的主要载荷。
某战斗机的机动载荷系数谱各任务段每1000飞行小时累积出现次数
C运输类（货运机）机动载荷系数谱各任务段每1000飞行小时累积出现频数
2 突风重复载荷谱
突风载荷谱是对民航机及运输机疲劳损伤的主要重复载荷，对歼击机 类型的飞机，它造成的疲劳损伤则相对很小。 突风重复载荷谱根据设计使用寿命和设计使用方法确定，并可以用实 测和/或阵风模型导出。
飞机疲劳载荷谱的编制 步骤是： 确定典型任务剖面； 典型任务的混合； 确定重心过载的累积频数分布； 确定载荷情况； 载荷及应力分析； 谱的离散化； 编制飞-续-飞载荷谱。
谱的计数法
第十二章 疲劳断裂力学中新的数值计算方法
有限元重合网格法
全局区域网格
Ω
G
Γ
bi
L
t ti
第十一章 疲劳载荷谱
（1）载荷谱在裂纹起始、短裂纹和长裂纹扩展诸阶段对损伤所起的作用是 不同的，载荷谱中存在压缩载荷部分时更为明显； （2）少数特大超载在超载塑性区范围内对后续的载荷序列有重大影响； （3）载荷谱中幅值越小，则频次越多； （4）随机谱的计数方法。
一类与全机重心过载谱相关，如： 机动载荷系数谱； 突风载荷谱； 地面载荷谱。
转炉疲劳载荷谱研究报告及其参数确定
转炉疲劳载荷谱的研究及其参数确定武汉钢铁设计研究总院机械设备室盛汉桥摘要载荷谱对于转炉疲劳极限的研究、疲劳寿命的预测具有重要的意义，本文简洁地阐述了雨流计数法的原理及其应用，并将其用于转炉的设计中，为定量地确定转炉疲劳设计参数做了有益的探讨，并在我院的多个转炉工程中推广应用，取得了良好的效果。
关键词：转炉，疲劳，载荷谱，雨流计数法The Analysis of Fatigue Load Spectra on the Converter and how todetermine Fatigue ParameterAbstractLoad spectra are important basis on which the study of fatigue limit of the converter ,the evaluation of its life limit are based. The paper briefly introduces the general principle of the Rain Flow Counting Method and its application，and applies them in the design of converter,It becomes basis of determining converter fatigue parameter on quantity and reference for future converter design.Keywords: converter， Fatigue ，Load Spectra ，Rain Flow Counting Method一．提出问题一九四九年奥地利科学家Voest-Alpine试制成功转炉炼钢法，并于一九五二年投入工业生产。
由于转炉具有效率高、投资省、成本低、原料适应性强、钢水质量好、品种多、适应于机械化和自动化生产等优点，它一诞生就获得了广泛地应用，并将过去占统治地位的平炉挤出了历史舞台，同电炉一道，成为当今炼钢的两大主要方法。
飞机高置信度中值随机疲劳载荷谱的编制原理
) ;d ^ 7 _ / W / U / 8] ‘ a ] V W bc8 9 . X 7 W 9 _ 8 W e W 7 Yf7 W g 8 h _ W / i] ‘ R8 h ] 7 X U / W 9 _X 7 b ;d + + + , : ;T R_ / h ] 7 X U / W 9 _ 8 W e W 7 Y " . W 7 X 摘 要! 借助于当量寿命概率分布 ; 在满足高置信度 ) 条件下 ; 提出了中值随机疲劳载荷谱的编制原 # + j 以上 -
第’ "卷 ’ + + +年
第 ’期 :月
航
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!^ $ B o p q r s t q 7g W 8 2] ‘ / . 89 ] u0 W V X / W ] 7] ‘ X W h 0 V X 7 8V ] X b _ 0 8 9 / h U u. X g W 7 Y9 V ] _ 8h 8 V X / W ] 72W / ./ . 87 X / W ] 7 X V 9 ] 7 b W $ ;W ;28‘ / W ] 7 _X 7 b/ . 89 ] u0 W V X / W ] 7u8 / . ] b_ U 6 ] h b W 7 X / 8/ ]4 7 ] 2V 8 b Y 80 h ] 0 8 h / i9 X / 8 Y ] h i 7/ . 8h 8 _ 8 X h 9 . W 7 bX 7 $ ;h $ ] / . 8 h2X i 8 V i] 7] U h ] 278 ‘ ‘ ] h / _ X 7 b. X g 8 _ 8 / U 0X/ 8 9 . 7 W 9 X V X 0 0 h ] X 9 ./ ]X W h 0 V X 7 8 V ] X b _ 0 8 9 / h U u9 ] u0 W V X / W ] 7 $ 3vW 2W / .T . W 7 X 9 . X h X 9 / 8 h W _ / W 9 _ / ./ . 8. 8 V 0] ‘ 8 w U W g X V 8 7 / V W ‘ 80 h ] 6 X 6 W V W / ib W _ / h W 6 U / W ] 7X 7 bU 7 b 8 h / . 89 ] 7 b W / W ] 7] ‘ ) + j;280 _ X / W _ ‘ i W 7 YX. W Y .9 ] 7 ‘ W b 8 7 9 8V 8 g 8 V X 6 ] g 8# U / ‘ ] h 2X h bX9 ] u0 W V X / W ] 7/ . 8 ] h i] ‘ u8 b W X 7_ / ] 9 . X _ / W 9 ‘ X $ $ $ / W Y U 8V ] X b _ 0 8 9 / h U u3c8 b W X 7_ / ] 9 . X _ / W 9 ‘ X / W Y U 8 V ] X b _ 0 8 9 / h U uX Y h 8 8 _ / ]/ . 8 _ 9 X / / 8 h ‘ X 9 / ] h u8 / . ] b] ‘ b 8 / 8 h uW 7 $ 3^ $ W 7 YX W h 0 V X 7 8_ 8 h g W 9 8V W ‘ 8 /9 X 7/ h U V ib W _ 0 V X i/ . 8V ] X b / W u8. W _ / ] h i] ‘ _ / h U 9 / U h X V 7 X / U h X V u] b X V W / iW 7/ . 8h 8 X V 3^ $ $ $ 3v. _ 8 h g W 9 8 / 4 8 8 0 _X] 7 8 / ] ] 7 89 ] h h 8 _ 0 ] 7 b 8 7 9 8h 8 V X / W ] 7] ‘ V ] X b / W u8X 7 b8 g 8 h i_ / X / 80 X h X u8 / 8 h 8 7‘ X / W Y U 8 ;u8 $ / 8 _ / W 7 YW _b ] 7 8 b W X 7V ] X b _ 0 8 9 / h U u9 X 7X U / . 8 7 / W 9 X V V ih 8 0 V X i/ . 82. ] V 8‘ X / W Y U 8b X uX Y 80 h ] 9 8 b U h 8] ‘ _ / h U 9 $ ;9 3 / U h X V 4 8 i0 X h / _b 8 0 8 7 b W 7 Y] 7/ . 8/ W u8] ‘ 9 h X 9 4Y 8 7 8 h X / W ] 7 h X 9 40 h ] 0 X Y X / W ] 7X 7 b‘ W 7 X V ‘ h X 9 / U h 8 !. &u8 &V $ xy z{ | r } p W Y .9 ] 7 ‘ W b 8 7 9 8V 8 g 8 V b W X 7 ] X b _ 0 8 9 / h U u&9 ] u0 W V X / W ] 7/ . 8 ] h i
疲劳载荷谱
[1]. 李振兴, 5T悬挂吊车作用下焊接球网架结构的理论疲劳栽荷谱编制. 2014,太原理工大学.疲劳寿命计是结构承载过程中理想的疲劳状态监测元件,其电阻产生的不可逆变化反映了结构的疲劳加载历程。
首先比较分析了普通应变片和疲劳寿命计在实际应用中的优劣,然后在采用恒幅加载实验研究其基本测试性能的基础上,通过多级加载实验进一步证实了疲劳寿命计电阻响应规律的正确性,由此研究分析了桥梁等大型结构在实际的瑞利分布载荷作用下的疲劳加载历程,并对其使用寿命和剩余寿命进行预测。
[1]. 罗艳利, 胡明敏, and 方义庆, 基于疲劳寿命计的桥梁载荷谱识别研究. 理化检验(物理分册), 2005(08): p. 387-390.疲劳寿命计是结构承载过程中理想的疲劳状态监测元件,其电阻产生的不可逆变化反映了结构的疲劳加载历程。
首先比较分析了普通应变片和疲劳寿命计在实际应用中的优劣,然后在采用恒幅加载实验研究其基本测试性能的基础上,通过多级加载实验进一步证实了疲劳寿命计电阻响应规律的正确性,由此研究分析了桥梁等大型结构在实际的瑞利分布载荷作用下的疲劳加载历程,并对其使用寿命和剩余寿命进行预测。
[1]. 罗艳利, 胡明敏, and 方义庆, 基于疲劳寿命计的桥梁载荷谱识别研究. 理化检验(物理分册), 2005(08): p. 387-390.疲劳寿命计是结构承载过程中理想的疲劳状态监测元件,其电阻产生的不可逆变化反映了结构的疲劳加载历程。
首先比较分析了普通应变片和疲劳寿命计在实际应用中的优劣,然后在采用恒幅加载实验研究其基本测试性能的基础上,通过多级加载实验进一步证实了疲劳寿命计电阻响应规律的正确性,由此研究分析了桥梁等大型结构在实际的瑞利分布载荷作用下的疲劳加载历程,并对其使用寿命和剩余寿命进行预测。
[1]. 孙乐and 胡明敏, 基于数字疲劳传感器的桥梁载荷谱研究. 江苏航空, 2008(S1): p. 91-93.数字疲劳传感器是一种电阻响应传感器,其核心元件疲劳计是由特殊退火处理康铜材料制成的,具有不逆电阻疲劳载荷响应的特性,在交变载荷作用下该传感器产生不可逆电阻改变,而且电阻的变化可以反映结构疲劳加载历程,是一种理想的结构状态监测装置。
02-疲劳载荷谱处理
第2章 疲劳载荷谱的处理
2.1 飞机疲劳载荷谱的组成 2.2 飞机疲劳载荷谱的编制思路 2.3 飞机疲劳载荷谱的种类
参考书目
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第2章 疲劳载荷谱
2.1 疲劳载荷谱的组成
飞机受到的疲劳载荷主要由下面五个部分组成： ¾ 突风载荷 ¾ 机动载荷 ¾ 着陆撞击载荷 ¾ 地面滑行载荷 ¾ 地—空—地循环
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第2章 疲劳载荷谱
伪随机数
伪随机数(Pseudo-Random Number) 是按某种规律产生的 均匀分布的数的集合。试图用它模拟现实世界中的随机数。 定义： 取n个自然数m1，m2，……mn，其中1≤mi≤n(i∈n)， 且mi不重复，使其随机排列，则称n为该随机数列的周 期，即有mi＝mi+n。 产生伪随机数的方法有： (1) 物理方法：用机械的办法产生白噪声 (2) 查表法 (3) 数学方法：加同余法、乘同余法、混合同余法等
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第2章 疲劳载荷谱
任务1
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第2章 疲劳载荷谱
任务2
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第2章 疲劳载荷谱
突风谱
紊流均方根值 的概率分布
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第2章 疲劳载荷谱
2.1.2 机动载荷
机动过载是歼击机类战斗机的主要疲劳载荷，是由飞 行统计给出的。MIL-A-008866B给出的统计数据：
疲劳载荷及分析理论 谱 寿命 设计 累积损伤
第3章疲劳载荷及分析理论 (1)3.1 疲劳载荷谱 (1)3.1.1 疲劳载荷谱及其编谱 (1)3.1.2 统计分析方法 (2)3.2 疲劳累积损伤理论 (3)3.2.1 概述 (3)3.2.2 线性累积损伤理论 (4)3.3起重机疲劳计算常用方法 (5)3.3.1 应力比法 (6)3.3.2 应力幅法 (6)3.4 疲劳寿命设计方法 (7)3.4.1无限寿命设计 (7)3.4.2 安全寿命设计 (8)3.4.3 损伤容限设计 (8)3.4.4 概率疲劳设计 (9)3.4 小结 (10)第3章疲劳载荷及分析理论疲劳载荷谱(fatigue load spectrum)是建立疲劳设计方法的基础。
根据研究对象的不同，施加在对象上的疲劳载荷也是不同的，所以在应用时要依据某种统计分析方法和理论进行分析。
3.1 疲劳载荷谱3.1.1 疲劳载荷谱及其编谱载荷分为静载荷和动载荷两大类。
动载荷又分为周期载荷、非周期载荷和冲击载荷。
周期载荷和非周期载荷可统称为疲劳载荷。
在很多情况下，作用在结构或机械上的载荷是随时间变化的，这种加载过程称为载荷—时间历程。
由于随机载荷的不确定性，这种谱无法直接使用，必须对其进行统计处理。
处理后的载荷—时间—历程称为载荷谱。
载荷谱是具有统计特性的图形，它能本质地反映零件的载荷变化情况[]。
为了估算结构的使用寿命和进行疲劳可靠性分析，以及为最后设计阶段所必需的全尺寸结构和零部件疲劳试验，都必须有反映真实工作状态的疲劳载荷谱。
实测的应力—时间历程包含了外加载荷和结构的动态响应的影响，它不仅受结构系统的影响，而且也受应力—时间历程的观测部位的影响。
将实测的载荷—时间历程处理成具有代表性的典型载荷谱的过程称为编谱。
编谱的重要一环，是用统计理论来处理所获得的实测子样[]。
3.1.2 统计分析方法对于随机载荷，统计分析方法主要有两类：计数法和功率谱法[]。
由于产生疲劳损伤的主要原因是循环次数和应力幅值，因此在编谱时首先必须遵循某一等效损伤原则，将随机的应力—时间历程简化为一系列不同幅值的全循环和半循环，这一简化的过程叫做计数法。
机械零件疲劳载荷谱的方法研究
机械零件疲劳载荷谱的方法研究作者：宋俊岭王波宋刚来源：《中国科技纵横》2014年第01期【摘要】在疲劳寿命估计的评估与机械设计方面，最为重要的基础就是机械零件疲劳载荷谱的系统编制，同时也成为了较为重要的凭证。
本文针对疲劳载荷开展细致的统计处理条件下，通过零均值转化的公式以及双参数的雨流计数法实行了妥善的处理方式，解决了非零均值所存在的不利影响，将幅值和均值的影响得出，从而将机械零件疲劳载荷谱的方法得出，希望得到一定的借鉴。
【关键词】机械零件疲劳载荷谱方法研究在零部件中所具备的随机疲劳载荷以及相应的应力需要对其明确，因为疲劳载荷一般具备着随机性、周期性以及时变性等，因此逐渐的凸显出复杂性，那么在一定程度上需要进行准确的计算。
1 数据处理载荷谱1.1 分析等效应力幅的概率分布函数在幅值频次的相关统计表当中，将数据的分布函数获取，所进行的数理统计当中，就是所谓的统计推断。
在一般情况下对参数的求解，会使用概率图的方式。
绘制概率图方面，一定要进行在概率纸中，若使用人工的绘制方式通常是较为吃力的，可是在Matlab当中主要给予了韦布尔概率和正态概率图。
通过wblplot（x）或者weibplot（x）命令，将韦布尔概率图有效绘制。
命令当中的x是样本中主要的数据向量[1]234-237。
1.2 载荷谱的无效幅值以及雨流计数法的舍弃存在疲劳损伤构件在于，应力循环以及应力幅值的次数，简化随机的载荷时间历程为半循环或者全循环的过程，就称作计数法。
现阶段，所实施的计数法在统计的角度上进行分析，能够分成双参数、单参数。
所涉及到的雨流计数法，在当下是非常合理的双参数技术方法，因为在实际载荷以及技术原理上，都能够相似于金属性零件中的循环应力，具备一定的力学性条件。
利用雨流计数法进行处理之后的结果，能够将频次、均值以及载荷幅值的关系得到。
可是，在一定程度上，也有些载荷不会对结构进行破坏，对待这样的小量循环，往往会叫做无效幅值。
货车车体疲劳载荷谱的编制及验证
枕梁 腹板与端梁上盖板连接处 枕梁 补强板 1 与中梁、枕梁下盖板连接区域 枕梁 补强板 1 与中梁下盖板连接处 枕梁 补强板 1 与中梁下盖板连接处 枕梁 补强板 2 与中梁下盖板连接处
郑小艳 ( 1983- ) 女 , 湖北荆门人 , 硕士生 ( 收稿日期 : 2007- 10- 18)
第 28 卷第 3 期 2008年6月 文章编号 : 1008- 7842 ( 2008) 03- 0011- 03
铁道机车车辆 RAILWAY LOCOMOTIVE & CAR
Vol 28 No 3 Jun 2008
货车车体疲劳载荷谱的编制及验证
郑小艳, 谢基龙 ( 北京交通大学
摘 要
机械与电子控制工程学院 , 北京 100044)
( 3) 应力谱损伤计算 根据车体应力测试结果, 选取 5 个大应力部位测 点, 其测点号为: 4、 8、12、13、26, 参见图 3。应力 谱的疲劳损伤计算方法与载荷谱的损伤计算方法类似。 车体应力谱损伤计算结果见表 3 。 ( 4) 损伤计算结果分析 测点应力谱及载荷谱的损伤计算结果见表 3。 由表 3 的损伤计算结果可以看出 , 垂向载荷谱与 侧滚载荷谱对挑选的测点不产生损伤 , 这主要是因为 这些测点的测试方向大都是纵向 , 因而只有纵向载荷 谱对这些测点有损伤。图 5~ 7 分别为列车起动时测点 12 的应力、第 5 断面的车钩力以及心盘载荷情况。波 形显示车钩力与测点 12 应力的变化规律非常相似 , 但 心盘垂向载荷变化与测点 12 的应力变化不相关, 这也 说明了车钩力对测试的测点损伤起着主要作用。 由测点位置可以看出, 这些测点受纵向载荷和心 盘载荷的影响较大 , 所以本文不考虑扭转载荷的影响。 结果显示 , 分力谱累积损伤与应力谱损伤的结果有一 定的可比性, 根据应力谱计算的损伤约是分力谱计算
02-疲劳载荷谱处理讲解
N(Ude)——超越Ude的平均次数/单位长度 p1，p2——出现非暴风紊流和暴风紊流的比例
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第2章 疲劳载荷谱
2.1.1 连续突风载荷 2º 飞机结构的响应
飞机对大气紊流的响应 任务剖面
相应的超越频率 ⎡ ⎛ ∆n ⎞ ⎛ ∆n ⎞⎤ ⎟ ⎜ ⎟ N (∆n) = N (0) ∆n ⎢ p1 exp⎜ ⎜ − A b ⎟ + 15 p2 exp⎜ − A b ⎟⎥ ⎢ ∆n 1 ⎠ ∆n 2 ⎠ ⎥ ⎝ ⎝ ⎣ ⎦
第2章 疲劳载荷谱
2.1.1离散突风载荷 2º 突风缓和因子
假定突风形状为： U=
U de 2 2π s ⎞ ⎛ 1 − cos ⎜ ⎟ 25c ⎠ ⎝
飞机在突风作用下动态平衡方程[3,5]：
1 1 U (t ) α 2 α M + ρVx SC y (t )V y = ρVx SC y (t ) dt 2 2 Vx dV y
离散突风模型 连续突风模型
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第2章 疲劳载荷谱
2.1.1 突风载荷
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第2章 疲劳载荷谱
2.1.1离散突风载荷
离散突风模型认为突风是一次一次独立地来到的。
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第2章 疲劳载荷谱
伪随机数
伪随机数(Pseudo-Random Number) 是按某种规律产生的 均匀分布的数的集合。试图用它模拟现实世界中的随机数。 定义： 取n个自然数m1，m2，……mn，其中1≤mi≤n(i∈n)， 且mi不重复，使其随机排列，则称n为该随机数列的周 期，即有mi＝mi+n。 产生伪随机数的方法有： (1) 物理方法：用机械的办法产生白噪声 (2) 查表法 (3) 数学方法：加同余法、乘同余法、混合同余法等
疲劳加速试验程序载荷谱编制方法研究_王昭林
(收 稿 日期 :1997-08-06 责 任编 辑 李 月 成)
煤 第 7卷第 1 期 13
图 3 三峰 谷 计数 原则
这里介绍一下所采用的“ 改进雨流循环计数 法” :对图 2(a)所 示的任意应力时间历程 , 首先 判 断峰 、谷总数 的奇偶性 , 若 为偶数 , 则 去掉最后 一 个峰 (或 谷), 使 历 程 的 首 尾 部 都 是 谷 值 (或 峰 值), 并且使首尾 都等于它 们之中 最低的 谷值(或 最高的峰 值), 而得 图 2(b)。 这种改 造对 原历 程 效果的 影 响 可 忽 略 , 由 于 对 于 一 个 长 的 样 本 记 录 , 最 后一 、两个 峰值的取 舍无关紧 要 , 更何况 绝 大多数的实 测 应力 时 间历 程其 开 始 和结 尾 的 数 值都较 小 且 接 近 , 上 述 改 造 的 影 响 更 是 微 乎 其 微。
数据处理子程序共有 11 个 。本程序的编制 采用模块形式 , 然后将各个模块按一定形式联接 起来 , 这样做针对性强 , 目的明确 , 对付一些较大 较长 、涉及面 较 多的 程序 不 失为 一 种 好的 方 法 。 它们之间采用 Chain 语句联系 , 参数完全传递 。
下面分别介绍其中一些子程序 : 2 模块 是 寻找 最 大值 max , 最 小值 min 及 其 位置 H 、L 的子程 序 , 利 用其结 果 , 可 以完 成 4 模 块和 6 模块的任务 。 1 模块是采样子程序 , 它将从现场采集到的 、 贮存在磁带中的数据进行数字化 , 以利于计算机 处理 。 6模块是用来对随机疲劳载荷进行重新编 排 , 变成 最大 峰值 开 头 、最 大 峰值 结 尾的 载 荷 序 列 , 以 利于用“ 三峰谷值法” 进行循环计数 。 3 模块是对采样点进行判别 , 以寻找极大值 和极小值 ———即峰 谷值 。
民用飞机雷达罩疲劳分析载荷谱的编制方法研究
民用飞机雷达罩疲劳分析载荷谱的编制方法研究周春苹 李兴德 司源（中国航空工业集团公司济南特种结构研究所，济南， 250023 ）摘要：按照适航文件【3】的规定，民用飞机雷达罩需要满足CCAR25.571条款“结构的损伤容限和疲劳评定”的要求。
本文参考民用飞机全机疲劳分析载荷谱的编制方法，编制了适用于民用飞机雷达罩的疲劳分析载荷谱。
与以往军用飞机雷达罩疲劳载荷主要为机动载荷不同，民用飞机雷达罩的疲劳载荷以飞机的突风载荷为主，同时兼有飞机的机动载荷。
本文利用NACA疲劳载荷谱（含突风谱和机动谱）的载荷曲线[1,2]，结合民用飞机雷达罩的基本载荷工况，通过叠加的方法确定了民用飞机雷达罩的疲劳分析载荷谱。
并且针对复合材料结构对高载敏感的特点，在雷达罩疲劳分析载荷谱的编制中保留了雷达罩在飞机飞行全过程中所能遇到的所有高载情况，并在载荷谱的相应谱块中进行了高载替换。
关键字：雷达罩 疲劳分析载荷谱 突风载荷谱 机动载荷谱 载荷谱叠加 高载替换Study of Compiling Method for Analysis Fatigue Load Spectrumof Civil Aircraft RadomeZhou Chunping, Li Xingde, Si Yuan(Research institute for Special Structure of Aeronautical Composites, A VIC Jinan 250023)Abstracts: According to the laws of airworthiness, civil aircraft should meet the requirements in "Damage tolerances and fatigue evaluation for structures" as stipulated in CCAR25.571. In the development of civil and commercial aircraft radome, analysis spectrum for fatigue load are compiled according to the analysis fatigue load spectrum of the aircraft. Different from the traditional analysis fatigue load spectrum for the military aircraft in which the maneuver load dominated the fatigue life, the civil aircraft is featured with both the gust load and the maneuver load. This paper uses the NACA load spectrum(including the gust load spectrum and maneuver load spectrum) and combines the basic load conditions from the aircraft to form the analysis fatigue spectrum for the radome through the superimposition methods. And aiming at multiplex material is susceptivity to great load, and during mading analysis spectrum for fatigue load keep great load instance during all processes of aeroplane fighting about random,and do superimposition of great load in the load spectrum.Keywords: Radome, analysis fatigue load spectrum, gust load spectrum. maneuver load spectrum, superimposition of load spectrum, superimposition of great load1 引言飞机雷达罩位于飞机的最前端，保护雷达罩内的雷达设备免受外部自然环境（高温、低温、湿热、霉菌、盐雾等）的作用，并且抵御外部砂尘、冰雹和鸟撞等带来的损伤。
机械零件疲劳载荷谱的编制方法研究
机械零件疲劳载荷谱的编制方法研究郝晋峰,石 全,史宪铭,黄轶州(军械工程学院,河北石家庄050003)Weave Met hod St udy of Machine Part Fatigue Loading Spect rumHAO Jin -feng ,SHI Q u an ,SHI Xian -ming ,HUANG Yi -zhou (Ordnance Engineering College ,Shijiazhuang 050003,China ) 摘要:在对疲劳载荷进行统计处理的基础上,利用双参数雨流计数法和零均值转化公式对疲劳载荷均值进行了处理,消除了非零均值的影响,得出了均值与幅值的影响,得出了疲劳载荷谱多工况编制方法,为疲劳寿命分析奠定了基础,并给出了具体实例.关键词:机械零件;疲劳;载荷谱;编制方法中图分类号:T H17文献标识码:B文章编号:1001-2257(2009)01-0076-03收稿日期:2008-08-26Abstract :This page based o n statistically t rea 2ting wit h t he fatigue loading data ,using double pa 2rameters rain flow take co unt of met hod and using zero average value t ransform formula to t reat wit h t he average of t he fatigue loading data ,eliminate t he influence of t he non -zero average value ,gained t he influence of average value and range val 2ue ,gained t he many work instances weave met hod of t he fatigue loading data ,establish t he base of fa 2tigue life ,and give out an example.K ey w ords :machine part ;fatigue ;loading spec 2t rum ;weave met hod0 引言机械零件疲劳载荷谱的编制是机械设计及疲劳寿命估计评估的基础,也是疲劳强度全寿命设计的重要依据,因此有必要确定作用在零部件上的随机疲劳载荷及由此所产生的应力,由于疲劳载荷通常具有时变性、周期性与随机性等,使得这一问题变得极其复杂,因此准确计算,分析随机疲劳载荷是机械全寿命设计的关键步骤[1].1 载荷谱的数据处理幅值的变化对疲劳强度和疲劳可靠性设计研究而言是最主要的,因为应力(或应变)幅值是累积疲劳损伤中的主要因素,因而常用计数法进行分析.1.1 载荷谱的雨流计数法和无效幅值的舍弃使构件产生疲劳损伤的主要因素是应力幅值和应力循环的次数,将实测的随机载荷时间历程简化为一系列的全循环或半循环的过程叫做“计数法".目前,计数法从统计观点上可分为单参数和双参数.其中雨流计数法[1]近年来被认为是最有效的双参数计数方法,由于其技术原理与实际载荷对金属零件的循环应力-应变行为较为相似,有坚实的力学基础.经雨流计数法处理后就可以得到载荷幅值、均值和相应频次的重要关系.参考文献[2]利用Fort ran 语言编写了相应的程序,将复杂的转矩-时间历程简化为对损伤具有等效影响的均、幅值二维雨流矩阵.但是并不是所有的载荷都对结构造成破坏影响,对这些不能构成疲劳损伤的小量循环,一般称为无效幅值.在进行载荷-时间历程计数时,应该将无效幅值舍弃.关于无效幅值的取舍基准,一般取随机载荷历程的极差(最大应力幅-最小应力幅)的5%～10%[3].1.2 非零平均应力的等效转换目前国内用得较多的程序载荷谱仅保留了幅值和频次的关系,但是我们得到的实际应力循环中平均应力并不为零.研究表明平均应力对累积损伤也有较大的影响.因此,必须按等损伤的原则将非零平均应力的应力循环等效转换为零平均应力的应力循环.设S i 为等效零均值应力;S ai 为第i 个应力幅值;S mi 为第i 个应力均值;σb 为拉伸强度极限.根据・67・1机械与电子22009(1)G oodman[3]疲劳经验公式进行转换:S i=σb S aiσb-|S mi|(1) 1.3 等效应力幅概率分布函数分析从幅值频次统计表中,获得数据分布函数,在数理统计中,称为统计推断.通常采用概率图方法求解参数.概率图绘制需要在概率纸上进行,人工绘制比较费力,Matlab中提供了正态概率图和韦布尔概率图.利用命令weibplot(x)或wblplot(x)绘制韦布尔概率图.其中x为样本数据向量.2 疲劳载荷谱的编制方法2.1 选取多工况进行统计处理在实际应用中,由于产品的多用途化,使用工况的差异性,同一机械零部件往往在不同的环境下工作,因而载荷状态也随之改变,对多工况的机械构件,在求出各工况的分布概率密度函数后,可根据各工况加权系数求得复合概率密度函数.假定机械零件在m种工况下工作,各工作时间占总寿命时间的百分比为p1,p2,∗,p m,各工况下机械零件的工作时间分别为t1,t2,∗,t m,各工况雨流计数统计后的总循环数分别为n1,n2,∗,n m.则第i工况载荷循环发生的频率为:f=n it i i=1,2,∗,m(2)如果机械零件总寿命时间为T,p i为各对应工况的比例值,那么第i工况出现载荷循环数为:N i=p i T n it i(3)加权系数的计算公式如下[4]:αi=N iN=p i n it i∑mi=1p i n it i N=∑mi=1p i T n it i(4)从而得到各种工况的载荷或应力幅值的累积概率分布函数值或超值累积频率.2.2 合成累积频数曲线的扩展为了获得谱时间内的累积循环次数,把各状态相同载荷级别的累积频数相加,可得到合成累积频数曲线.通常最大载荷是累积频数为106次中只发生一次的载荷,这就需要把合成曲线扩展为总累积频数为106次.其方法是将106除以合成累积循环频数中的最大值,从而得到扩展系数及扩展后的累积频数曲线.载荷的均值与幅值是二维随机变量,通过前面的分析可知,载荷均值和幅值相互独立,并分别服从正态分布和韦布尔分布.因此,根据概率密度法求载荷的极大值,可以分别转化为求各工况均值的极大值和幅值的极大值.2.3 计算载荷幅值和均值的极大值由超值累计频率函数计算得到最大幅值载荷[2]:xαmax=ε+13.8161/αβ式中 ε,α,β———韦布尔分布的3个参数对多工况下工作的构件,其均值极值取为多工况扩展均值极大值中的最大值[2]:x m max=μ-4.753×α式中 μ,σ———正态分布的2个参数2.4 编制载荷谱[1]采用八级载荷等级可以较好地代表连续载荷累积频数曲线,由于较大的载荷幅值对疲劳寿命影响较大,因而分级时把较大幅值分得密些,通常各级幅值与最大幅值可从扩展的累积频次曲线中查得,在累积频次曲线中为顶点,按上述给出的比值分别乘以最大幅值并得到各级载荷幅值,再由图中查得各级载荷所对应的载荷循环频数,从而可得到载荷谱.3 实例3.1 数据处理计算所用载荷采用实际测得的数据[3](即是对某坦克在随机路面上行驶6km得到的数据进行压缩、统计处理后得到的).如表1所示.表1 载荷谱的数据级别剪切应力范围(MPa)6km统计值(次)153以下850253～1068273106～1597494159～2125105212～2653756265～3182737318～3711328371～4241199424～4779510477～5301811530～5871012587～636513636以上2总 计3965・77・1机械与电子22009(1) 目前计数法从统计观点上可分为单参数法和双参数法.单参数法只记录下造成损伤的载荷循环中的一个变量(如载荷幅值),不足以全面描绘载荷的循环特征,具有一定的局限性.考虑到平均应力对于累积损伤的影响,则当σb =1553M Pa 时,设E =0.21×106,S ai ,S mi 可通过胡克定律计算,即S =Eε(5)将应力均值和幅值代入式(5)可得零均值应力的等效应力值.利用Matlab 画图工具hist 得到载荷谱直方图如图1所示.图1 载荷谱的直方图3.2 等效应力幅概率密度分析如图1所示,是符合典型的韦布尔分布的.我们假设其概率密度函数为:f (x )=m ηx -γηm -1exp -x -γηm(6)分布函数为:F (x )=1-exp-x -γηm(7)执行wblplot (x )得到如图2所示的韦布尔概率纸图.图2 韦布尔概率纸图由图2中可看到,这些点基本呈1条直线,这里γ=0,执行wblfit (x )得m =1.32,η=94.8.此数据下等效应力幅的概率密度函数为:f (x )=1.3294.8x 94.80.32exp -x 94.81.32F (x )=1-exp -x 94.81.323.3 计算载荷幅值的极大值累积频次为106次时出现一次极大值,并且该极大值为同一特征路面的最大载荷值,是目前国内外在制定载荷谱时所公认的.由超值累计频率函数计算得最大幅值载荷x αmax [5]. F (x a )=p (x a )=∫ax αmaxf (x a)d xa=∫ax αmaxmηx -γηm-1exp -x -γηm・d x a =10-6(8)得到:x αmax =γ+13.8161/mη(9)把相应的参数代入到上式中,我们得到极大值为697.43M Pa.4 结束语采用概率统计的方法进行随机仿真载荷的统计计数、各工况分布拟合及检验、累积频次的合成、最大载荷的确定、载荷分级与各级循环次数的计算,利用Matlab 工具箱,用最简单的形式保留典型工况原始仿真载荷的最大信息量,以实现载荷谱的规范化处理.从二维随机变量出发讨论载荷的分布情况,编制多工况合成二维载荷谱.由此得出的疲劳载荷谱的编制方法,为疲劳寿命分析提供了必要的基础.参考文献:[1] 周家泽,管昌生.机械零件随机疲劳载荷的统计分析方法[J ].襄樊职业技术学院学报,2003,2(4):4-7.[2] 袁 菲.某火炮传动系统随机载荷下齿轮疲劳寿命预测方法研究[D ].西安:西北工业大学,2006.[3] 郭 虎,邓耀文,吴慧敏,等.车辆随机载荷谱的统计分析[J ].汽车科技,2003,(6):43-45.[4] 汤清洪,等.扭力轴多工况二维随机疲劳载荷谱的编制[J ].振动与冲击,2007,2(6):105-106.[5] 周 铮.随机载荷下扭力轴动态响应的数值仿真分析和损伤容限设计[R ].哈尔滨:哈尔滨工程大学,2004.作者简介:郝晋峰 (1984-),男,山西晋中人,硕士研究生,研究方向为可靠性、维修性和保障性工程.・87・1机械与电子22009(1)。
轮心六分力作用下悬架疲劳载荷谱提取
轮心六分力作用下悬架疲劳载荷谱提取悬架是整个车辆中承担载重、减震、保持车身平衡等重要功能的组成部分，对车辆的性能、舒适性和安全等方面都有着至关重要的影响。
然而，长期使用下悬架会面临疲劳载荷的问题，从而影响悬架的使用寿命和安全性能。
因此，对于悬架的疲劳载荷谱的提取和分析具有重要的意义。
轮心六分力作用下悬架疲劳载荷谱的提取是指在车辆运行过程中，考虑到轮胎与地面之间的接触，通过实测或通过仿真技术，将轮心六分力所引起的悬架载荷谱进行提取和分析，为悬架的寿命评估和设计提供数据支持。
首先需要确定测量点和传感器的布置位置。
一般来说，可以在车轮位置或减震器支座处设置应变传感器或位移传感器等测量设备，接收到的数据可以反映车轮与地面之间的互动情况。
同时需要考虑到测量点的分辨率、灵敏度和准确度等问题，以确保所获得的数据具有可靠性和代表性。
其次，通过运用试验分析方法，对实测数据进行处理和分析。
在分析过程中，需要将数据进行采样、滤波和预处理等处理，从而消除数据中的噪声和干扰因素，以获得更为准确和可靠的数据。
同时，还可以采用统计方法和振动分析方法等方法，对数据进行进一步分析和处理。
最后，通过对分析结果的深入研究和评估，可以得出轮心六分力作用下悬架疲劳载荷谱的特征和规律。
这有助于对悬架的寿命评估和设计进行优化和改进，从而提高悬架的安全性能和使用寿命。
总之，轮心六分力作用下悬架疲劳载荷谱的提取对于车辆设计和安全性能具有重要意义。
通过实测和仿真技术等方法，可以获得更为准确和可靠的数据，从而对悬架的寿命评估和设计进行科学的分析和研究。
在实际应用中，悬架的受力情况除了轮心六分力之外，还会受到车辆的行驶状态、路面条件、悬架结构等多种因素的影响。
因此，在对轮心六分力作用下悬架疲劳载荷谱进行提取时，还需要考虑到这些因素的影响。
首先，车辆的行驶状态会对悬架载荷产生影响。
例如，在路面不平的情况下，悬架会受到更大的振动和冲击，从而会产生更高的载荷。
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。
提速客车车轴疲劳载荷谱的试验研究
钢 补强 时 ， 补强 板厚 度 与 母 板 的 厚 度 比值 对疲 劳 寿命
也 有影 响 。 比值小 于 ０ ８时 的疲 劳 寿命 是 比值 在 ０ ８ ． ． 与 １ ５之 间 时 的寿命 的 １ ９ 倍 。 ． ．６ 名义 应 力相 同而 焊接 形式 不 同时 的疲 劳寿 命见 表 ３ 。结合 表 ２和表 ３可 以看 出 ， 尽管 ａ和 ｂ焊 接形 式一
（ ）焊接接 头 坡 口形 式 要首 选 Ｘ形 或 Ｖ形 。 ２ （ ）布 置 焊 缝 时 要 尽 可 能 使 焊 缝 与 载 荷 方 向平 ３
行 ， 后尽 可 能磨 平焊缝 。 焊
参考文献 ：
［ ２ 刘德刚 ， １ 侯卫星 ， 风洲 ， 基 于有 限元技术 的构架 疲劳 寿命计 王 等．
摘
要 ： 全 程 实 测 提 速 客 车 车 轴 卸 荷 槽 部 位 的 应 力一 间 历 程 的 基 础 上 ， 其 进 行 雨 流 计 数 后 ， 到 其 应 力 谱 ； 在 时 对 得 利
用 有 限 元 方 法进 行 载 荷 计 算 ， 而得 到 载 荷 谱 ； 利 用 可 靠 性 理 论 ， 析 了栽荷 的 分 布 特 征 规 律 。 进 又 分
维普资讯
试 验 研究
文章 编 号 ：０ ２７ ０ （０ ６ ０ —０ ４０ １０ －６ ２ ２ ０ ）６００ —４
铁道车 第４ 卷第６ ０６ 月 辆 ４ 期２０ 年６
提 速客车车轴疲劳载荷谱 的试 验研究
张 瑞 亭 ，崔 洪 举
（ 南车 四方 机 车 车辆 股份 公 司 ， 东 青 岛 ２ ６ １ ） 山 ６ １１
行 车安 全 ， 车轴进 行 疲 劳 强 度评 估 和可 靠 性 设 计 是 对
疲劳载荷谱
疲劳载荷谱
疲劳载荷谱是指衡量或模拟结构物在其寿命内受到的疲劳载荷的统计数据。
它描述了结构物在不同时间点或时间段内所受到的载荷大小和频率。
疲劳载荷谱的构建通常需要进行大量的实验测量或使用计算机模拟技术。
在实验测量中，可以通过使用应变计、加速计、压力传感器等传感器对结构物所受到的加载进行监测和记录。
通过多次重复加载，并将测量结果进行统计分析，就可以得到相应的疲劳载荷谱。
在计算机模拟中，可以通过有限元分析等方法对结构物在不同工况下的载荷进行模拟。
通过对结构物所受到的载荷进行统计分析，就可以得到相应的疲劳载荷谱。
疲劳载荷谱对于结构物寿命评估和疲劳强度设计具有重要意义。
它可以用于确定结构物在预期的使用寿命内是否会发生疲劳破坏，并为疲劳强度设计提供基础数据。
疲劳载荷谱的准确性和合理性对于结构物的安全性和可靠性具有关键影响。
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[1]. 李振兴, 5T悬挂吊车作用下焊接球网架结构的理论疲劳栽荷谱编制. 2014,太原理工大学.疲劳寿命计是结构承载过程中理想的疲劳状态监测元件,其电阻产生的不可逆变化反映了结构的疲劳加载历程。
首先比较分析了普通应变片和疲劳寿命计在实际应用中的优劣,然后在采用恒幅加载实验研究其基本测试性能的基础上,通过多级加载实验进一步证实了疲劳寿命计电阻响应规律的正确性,由此研究分析了桥梁等大型结构在实际的瑞利分布载荷作用下的疲劳加载历程,并对其使用寿命和剩余寿命进行预测。
[1]. 罗艳利, 胡明敏, and 方义庆, 基于疲劳寿命计的桥梁载荷谱识别研究. 理化检验(物理分册), 2005(08): p. 387-390.疲劳寿命计是结构承载过程中理想的疲劳状态监测元件,其电阻产生的不可逆变化反映了结构的疲劳加载历程。
首先比较分析了普通应变片和疲劳寿命计在实际应用中的优劣,然后在采用恒幅加载实验研究其基本测试性能的基础上,通过多级加载实验进一步证实了疲劳寿命计电阻响应规律的正确性,由此研究分析了桥梁等大型结构在实际的瑞利分布载荷作用下的疲劳加载历程,并对其使用寿命和剩余寿命进行预测。
[1]. 罗艳利, 胡明敏, and 方义庆, 基于疲劳寿命计的桥梁载荷谱识别研究. 理化检验(物理分册), 2005(08): p. 387-390.疲劳寿命计是结构承载过程中理想的疲劳状态监测元件,其电阻产生的不可逆变化反映了结构的疲劳加载历程。
首先比较分析了普通应变片和疲劳寿命计在实际应用中的优劣,然后在采用恒幅加载实验研究其基本测试性能的基础上,通过多级加载实验进一步证实了疲劳寿命计电阻响应规律的正确性,由此研究分析了桥梁等大型结构在实际的瑞利分布载荷作用下的疲劳加载历程,并对其使用寿命和剩余寿命进行预测。
[1]. 孙乐and 胡明敏, 基于数字疲劳传感器的桥梁载荷谱研究. 江苏航空, 2008(S1): p. 91-93.数字疲劳传感器是一种电阻响应传感器,其核心元件疲劳计是由特殊退火处理康铜材料制成的,具有不逆电阻疲劳载荷响应的特性,在交变载荷作用下该传感器产生不可逆电阻改变,而且电阻的变化可以反映结构疲劳加载历程,是一种理想的结构状态监测装置。
本文首先阐述了其基本特性和工作原理,然后根据桥梁载荷谱的瑞利分布特点,设计了双疲劳计响应载荷谱测定方法,得到疲劳传感器电阻变化与桥梁瑞利载荷谱的对应关系。
最后介绍了基于该传感器的疲劳载荷监测系统和在东海大桥监测应用情况。
[1]. 陈景杰, 黄一, and 李玉刚, 考虑疲劳载荷相互影响的修正的Miner准则研究. 中国造船, 2014(03): p. 36-42.基于疲劳加载过程中材料的疲劳极限由于损伤的出现而呈现逐渐下降的规律,提出了关于疲劳损伤计算的修正的Miner准则。
在该方法中,引进一个参数来不断修正损伤过程中试件的S-N曲线,推导受损试件的疲劳极限与初始试件的疲劳极限之间的关系,使载荷间的相互作用及载荷加载顺序对材料累积损伤的影响得到考虑。
通过对两个不同加载方式的疲劳试验的计算和误差比较,验证了该方法比传统的Miner准则具有更高的计算精度。
同时,根据其中一种加载方式的疲劳实验数据模拟多种随机载荷谱,利用修正的Miner准则法进行计算,得知随机载荷下的疲劳寿命更接近试件的实际寿命,进一步证明该方法的正确性,从而拓展了该方法的使用范围。
[1]. 李宇, 螺栓球网架结构设置10T悬挂吊车时其吊点疲劳载荷谱的理论编制. 2014, 太原理工大学.网架结构作为一种施工方便、适用于工业化生产的结构形式,在工业厂房中得到了广泛应用。
但是当其设置悬挂吊车作为工业厂房的起重运输设备时,由此引发的网架疲劳问题,至今还鲜有人研究,缺乏系统的试验资料,而疲劳载荷谱是进行网架结构强度试验和疲劳损伤研究的重要依据,其中悬挂吊车吊点的疲劳载荷谱更是网架结构疲劳载荷谱研究的重中之重,这一实际需求与理论匮乏的矛盾极大的限制了悬挂吊车在网架结构中的应用。
本文以国家自然科学基金项目——网架结构节点疲劳试验为背景,主要研究在螺栓球网架结构设置10t悬挂吊车时其吊点疲劳载荷谱的理论编制,针对这一问题,本文所作主要工作如下；1.本文通过查阅大量文献,详细介绍了疲劳载荷谱在国内外各领域的发展动态。
2.本文列出了国内近年来设置悬挂吊车的网架工程案例,并列出了部分悬挂吊车的技术参数。
3.本文在假定太原理工大学结构实验室将要设置悬挂吊车的情况下,利用网架结构设计软件Mstcad对其网架进行了建模。
4.本文在查阅大量文献的基础上,借鉴其他领域载荷谱的编制方法,使用有限元分析软件MIDAS首次对螺栓球网架结构设置10T悬挂吊车时的控制吊点的疲劳载荷谱进行了编谱；绘制了控制吊点的载荷.历程曲线；利用雨流计数法对控制吊点的载荷历程曲线进行计数,绘制了相应的频数直方图和累积频数曲线。
本文初步探讨了设置悬挂吊车的网架结构吊点的疲劳载荷谱理论编制的可行性,为网架结构变幅疲劳设计方法的提供了参考依据。
[1]. 张玉琴, et al. , 桥式起重机主梁结构剩余疲劳寿命估算. 中国重型装备, 2008(02): p. 12-14.针对冶金起重机工作的级别为A7或A8、满载工作、小车移动位置固定、应力等幅等条件,确定了寿命估算模型、疲劳载荷谱以及计算参数。
还做了实例估算,与检验结果基本相符。
[1]. 武滢and 谢里阳, 随机载荷作用下疲劳寿命分布预测模型. 工程设计学报, 2010(06): p. 435-438.为了研究构件在随机载荷下的疲劳寿命分布,建立疲劳寿命分布预测模型.应用雨流计数法,将随机载荷-时间历程处理成以载荷幅值和均值为随机变量的二维联合概率密度函数,得到构件的二维疲劳载荷谱.从Miner累积损伤的定义出发,分析了累积损伤分散性的来源.以此为基础,通过建立等幅疲劳中值Sa-Sm-N曲面,提出了基于二维载荷谱的疲劳寿命分布预测模型,当累积损伤的概率分布已知时,可以估算出构件的疲劳寿命分布,进而得到零件在任一时刻的可靠度.最后,给出了一个具体应用实例.结果表明所提出的疲劳寿命分布预测方法具有较好的工程实用价值.[1]. 钱洪新, 载荷谱型对疲劳损伤分布的影响. 南京航空航天大学学报, 2001(03): p. 241-244.疲劳累积损伤分布规律是结构疲劳可靠性分析与设计的关键内容之一。
本文考察了疲劳外载荷谱的谱型对疲劳累积损伤分布的影响,定义了任意载荷谱的等效谱强和载荷谱的形状因子,给出了-个分析疲劳累积损伤分布的模型,讨论了载荷谱型与疲劳累积损伤分布之间的关系。
数值模拟结果表明:谱强度描述了疲劳累积损伤的均值,载荷谱的形状因子描述了疲劳累积损伤的变异系数。
[1]. 赵维涛, 安伟光, and 杨多和, 在静载和疲劳载荷作用下结构系统失效机理与可靠性分析. 哈尔滨工程大学学报, 2006(02): p. 200-203.在结构系统使用过程中,将可能出现多种失效形式,例如静载失效或疲劳失效.根据疲劳载荷造成的累积损伤对结构极限应力的影响,给出了结构构件在基于累积损伤下的构件剩余抗力的表达式,分析了结构系统中每一个单元在静载和疲劳载荷作用下的失效形式,并考虑了该两失效模式之间的相关性对该单元可靠性的影响,具体分析了结构系统在静载和疲劳载荷作用下的失效机理,给出了在静载和疲劳载荷作用下结构系统的可靠性分析方法.数值算例表明,在不同的使用年限内,静载和疲劳载荷对结构系统可靠性的影响是不同的.在结构系统主要失效路径中,既有单元静强度失效又有单元疲劳失效,这是符合结构系统使用真实情况的.[1]. 刘荣梅, 基于疲劳传感器的大型桥梁载荷谱检测研究. 实验力学, 2008(01): p. 59-64.提出基于同一倍增器上双疲劳计的桥梁载荷谱检测方法,将疲劳传感器上两个疲劳计以不同方向粘贴得到不同放大系数,由恒幅标定数据和等效原理用插值方法得到复杂加载下疲劳响应计算方法,并根据桥梁载荷谱的瑞利分布特点,得到该分布下的疲劳响应计算方法。
采用倍增器的双疲劳计结构设计,利用疲劳计响应的非线性特性,得到疲劳传感器电阻变化与桥梁瑞利载荷谱的对应关系。
本文疲劳试验表明,试验载荷谱与预测载荷谱相当吻合,所设计的疲劳传感器性能良好,能够满足桥梁疲劳载荷检测要求。
该传感器的检测原理提供了一种新的工程疲劳检测方法,它较目前采用的其它方法效率高、精度好,适用于长期疲劳监测。
[1]. 罗艳利, 胡明敏, and 方义庆, 基于疲劳寿命计的桥梁载荷谱识别研究. 理化检验(物理分册), 2005(08): p. 387-390.疲劳寿命计是结构承载过程中理想的疲劳状态监测元件,其电阻产生的不可逆变化反映了结构的疲劳加载历程。
首先比较分析了普通应变片和疲劳寿命计在实际应用中的优劣,然后在采用恒幅加载实验研究其基本测试性能的基础上,通过多级加载实验进一步证实了疲劳寿命计电阻响应规律的正确性,由此研究分析了桥梁等大型结构在实际的瑞利分布载荷作用下的疲劳加载历程,并对其使用寿命和剩余寿命进行预测。
[1]. 孙乐and 胡明敏, 基于数字疲劳传感器的桥梁载荷谱研究. 江苏航空, 2008(S1): p. 91-93.数字疲劳传感器是一种电阻响应传感器,其核心元件疲劳计是由特殊退火处理康铜材料制成的,具有不逆电阻疲劳载荷响应的特性,在交变载荷作用下该传感器产生不可逆电阻改变,而且电阻的变化可以反映结构疲劳加载历程,是一种理想的结构状态监测装置。
本文首先阐述了其基本特性和工作原理,然后根据桥梁载荷谱的瑞利分布特点,设计了双疲劳计响应载荷谱测定方法,得到疲劳传感器电阻变化与桥梁瑞利载荷谱的对应关系。
最后介绍了基于该传感器的疲劳载荷监测系统和在东海大桥监测应用情况。
[1]. 陈景杰, 黄一, and 李玉刚, 考虑疲劳载荷相互影响的修正的Miner准则研究. 中国造船, 2014(03): p. 36-42.基于疲劳加载过程中材料的疲劳极限由于损伤的出现而呈现逐渐下降的规律,提出了关于疲劳损伤计算的修正的Miner准则。
在该方法中,引进一个参数来不断修正损伤过程中试件的S-N曲线,推导受损试件的疲劳极限与初始试件的疲劳极限之间的关系,使载荷间的相互作用及载荷加载顺序对材料累积损伤的影响得到考虑。
通过对两个不同加载方式的疲劳试验的计算和误差比较,验证了该方法比传统的Miner准则具有更高的计算精度。
同时,根据其中一种加载方式的疲劳实验数据模拟多种随机载荷谱,利用修正的Miner准则法进行计算,得知随机载荷下的疲劳寿命更接近试件的实际寿命,进一步证明该方法的正确性,从而拓展了该方法的使用范围[1]. 郭涛, 张立翔, and 郭然, 疲劳载荷和表面力学特性对微动疲劳裂纹萌生位置的影响. 润滑与密封, 2008(09): p. 31-34.采用数值分析的方法研究了单构件螺栓铆接铝板在不同接触表面摩擦因数和疲劳载荷的情况下铝板上表面接触区内边缘(孔边)和外边缘的应力场特性,分析了摩擦因数和疲劳载荷对微动疲劳裂纹萌生位置的影响。