疲劳寿命预测频域方法分析与比较
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
分析， 在时域内采用雨流循环计数法， 提取出各应力循环、 均值和幅值， 进行疲劳损伤累积计算， 并以时域计算的损伤结果为 基准， 研究在不同不规则因子下， 4 种 频 域 方 法 的 适 用 性 与 准 确 性 。结 果 表 明 ， 随机应力过程接近窄带随机过程时， W -L 法 能够较为准确地预测疲劳累积损伤结果; 随着不规则因子的减小， 应力随机历程更加接近于宽带随机过程， T-B 法 和 法更能准确地估计疲劳累积损伤。
林 明 ，谢里阳
Didik
[关 键 词 ] 功 率 谱 密 度 ；疲 劳 累 积 损 伤 ；随 机 过 程 ；频域 分 析
[中 图 分 类 号 ] TH122
[文 献 标 志 码 ] A
doi：10.3969/j. issn. 1673-6214.2016.05.001
[文 章 编 号 ] 1673~6214(2016)05-0265-05
(School o f Mechanical Engineering and Automation, Northeastern University, Shenyang 110819, China)
〇 引言
工程实际中， 对于机械结构及零部件疲劳寿 命预 测 ， 有时域法和频域法两大类[1]。时域分析 法首先采用载荷循环计数方法（ 目前一般采用 “ 雨流循环计数法” ） ， 从 时 间 领 域 内 的 应 力 -时 间历程中取出各应力循环及其幅值和均值， 然后 再进行疲劳损伤累积计算， 最终预测零部件寿命。 这种方法通常能得到比较准确的累积损伤分析精 度， 但缺点是需要足够长的时间来记录载荷信号
第wenku.baidu.com
2016 年 1 0 月 11卷 第 5 期
失效分析与预防
October,2016 Vol. 11, No. 5
疲劳寿命预测频域方法分析与比较
( 东 北 大 学 机 械 工 程 与 自 动 化 学 院 ， 沈 阳 110819)
[ 摘 要 ] 简单介绍了窄带分布法、 Wirsching-Light法 、 Tovo-Benasciutti法 和 Dirlik 法 4 种 疲 劳 寿 命 预 测 频 域 方 法 D 通 过 算 例
narrow-band approximation, Wirsching-Light， Tovo-Benasciutti and Dirlilk models. By using sample calculation, this paper adopts rain-flow cycle counting method within the time-domain to obtain the stress cycles as well as their mean value and amplitude, which can be used to evaluate the accumulated fatigue damage. Then based on the results of fatigue cumulative damage of time-domain calculation, this paper detects the applicability and accuracy of the four frequency-domain approaches under different irregular factors. The results show that when stochastic stress process gets close to narrow-band random process, W-L method can predict the fatigue cumulative damage results more accurately. And with the decrease of the irregular factors, stochastic stress process gets closer to wide-band random process, and thus T-B method and Dirlik method can estimate the fatigue cumulative damage results more accurately. Key words： power spectral density ； fatigue cumulative damage ；random process ； frequency domain analysis
Analysis and Comparison of Frequency-domain Approaches of Fatigue Life Prediction
LIN M ing , XIE Li-yang
Abstract ： This paper provides a brief review of several frequency-domain approaches of fatigue life prediction, specifically the
7 月 I8
日
[修 订 日 期 ] 2 〇 16 年
9 月 2〇日
[基 金 项 目 ] 国 家 自 然 科 学 基 金 （ 51335〇 〇 3) [作 者 简 介 ] 林 明 （ 1991 年
[收 稿 日 期 ] 2〇 16 年
历程， 涉及较大的累积损伤计算工作量。 频域法是利用应力功率谱密度（ PSD)来估测 零部件疲劳寿命的方法。对于平稳各态历经随机 过程， 功率谱密度是描述其特性的关键参数。利 用功率谱密度可以得到应力随机过程中各种应力 的循环次数近似值。在 疲 劳 寿 命预测的频域法 中， 工程师时常会将结构简化为线性系统， 通过频 域分析， 可以获得零部件危险部位的应力功率谱 密度。对于一个具有复杂结构的有限元模型， 对 模型进行频域分析往往要比在时域中进行瞬态动 力分析容易得多[2]， 从而减少了工程中的计算时
林 明 ，谢里阳
Didik
[关 键 词 ] 功 率 谱 密 度 ；疲 劳 累 积 损 伤 ；随 机 过 程 ；频域 分 析
[中 图 分 类 号 ] TH122
[文 献 标 志 码 ] A
doi：10.3969/j. issn. 1673-6214.2016.05.001
[文 章 编 号 ] 1673~6214(2016)05-0265-05
(School o f Mechanical Engineering and Automation, Northeastern University, Shenyang 110819, China)
〇 引言
工程实际中， 对于机械结构及零部件疲劳寿 命预 测 ， 有时域法和频域法两大类[1]。时域分析 法首先采用载荷循环计数方法（ 目前一般采用 “ 雨流循环计数法” ） ， 从 时 间 领 域 内 的 应 力 -时 间历程中取出各应力循环及其幅值和均值， 然后 再进行疲劳损伤累积计算， 最终预测零部件寿命。 这种方法通常能得到比较准确的累积损伤分析精 度， 但缺点是需要足够长的时间来记录载荷信号
第wenku.baidu.com
2016 年 1 0 月 11卷 第 5 期
失效分析与预防
October,2016 Vol. 11, No. 5
疲劳寿命预测频域方法分析与比较
( 东 北 大 学 机 械 工 程 与 自 动 化 学 院 ， 沈 阳 110819)
[ 摘 要 ] 简单介绍了窄带分布法、 Wirsching-Light法 、 Tovo-Benasciutti法 和 Dirlik 法 4 种 疲 劳 寿 命 预 测 频 域 方 法 D 通 过 算 例
narrow-band approximation, Wirsching-Light， Tovo-Benasciutti and Dirlilk models. By using sample calculation, this paper adopts rain-flow cycle counting method within the time-domain to obtain the stress cycles as well as their mean value and amplitude, which can be used to evaluate the accumulated fatigue damage. Then based on the results of fatigue cumulative damage of time-domain calculation, this paper detects the applicability and accuracy of the four frequency-domain approaches under different irregular factors. The results show that when stochastic stress process gets close to narrow-band random process, W-L method can predict the fatigue cumulative damage results more accurately. And with the decrease of the irregular factors, stochastic stress process gets closer to wide-band random process, and thus T-B method and Dirlik method can estimate the fatigue cumulative damage results more accurately. Key words： power spectral density ； fatigue cumulative damage ；random process ； frequency domain analysis
Analysis and Comparison of Frequency-domain Approaches of Fatigue Life Prediction
LIN M ing , XIE Li-yang
Abstract ： This paper provides a brief review of several frequency-domain approaches of fatigue life prediction, specifically the
7 月 I8
日
[修 订 日 期 ] 2 〇 16 年
9 月 2〇日
[基 金 项 目 ] 国 家 自 然 科 学 基 金 （ 51335〇 〇 3) [作 者 简 介 ] 林 明 （ 1991 年
[收 稿 日 期 ] 2〇 16 年
历程， 涉及较大的累积损伤计算工作量。 频域法是利用应力功率谱密度（ PSD)来估测 零部件疲劳寿命的方法。对于平稳各态历经随机 过程， 功率谱密度是描述其特性的关键参数。利 用功率谱密度可以得到应力随机过程中各种应力 的循环次数近似值。在 疲 劳 寿 命预测的频域法 中， 工程师时常会将结构简化为线性系统， 通过频 域分析， 可以获得零部件危险部位的应力功率谱 密度。对于一个具有复杂结构的有限元模型， 对 模型进行频域分析往往要比在时域中进行瞬态动 力分析容易得多[2]， 从而减少了工程中的计算时