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1、JournalofMechanicalStrength机械强度2004,26(S):032～035X一种随机变化载荷的疲劳损伤累计方法DAMAGECOUNTINGALGORITHMFORRANDOMLOADFATIGUEANALYSIS朱亦钢XX(北京航空材料研究院第25研究室,北京100095)ZHUYiGang(BeijingInstituteofAeronauticalMaterials,Beijing100095,China)摘要讨论随机载荷下构件寿命分析时的一种材料损伤计算方法。与通常采用恒幅数据计算变幅疲劳寿命的循环计数统计方法不同,
2、这里针对载荷变程进行损伤计算。作为更一般性的技术,可以对载荷的任一变化即时计算材料发生的损伤结果。为构件局部材料的寿命分析和裂纹行为计算提供一种有效的方法,因为在进行逐个载荷变化的损伤模拟计算时,处于这些部位的应力与构件总体受力情况往往不同,而且与载荷变化的序列有关。关键词疲劳谱载寿命预测雨流计数法低周疲劳中图分类号O346.2AbstractArandomfatiguedamagecountingmethodisproposed.Themethodisusedforvariousfatiguelifepredictionsunderrandom
3、loadingwithconstantamplitudematerialfatiguedata.Asamoregeneralmethod,reversecountingisusedinsteadofcyclecount2ing.Thedamageiscountedforanychangingofloadlevel.Theconsiderationofloadserialeffectandothercalculationsarenotaffected,forthecountingisperformedwiththecourseofloadgener
4、ationanddamageaccumulation.Itcanbeusedforbothcrackpropagationandlowercyclefatiguecalculationsreversebyreverse.KeywordsFatigue;Spectrumload;Lifeprediction;Rainflowmethod;LowercyclefatigueCorrespondingauthor:ZHUYiGang,E2mail:yigang.zhu@biam.ac.cn,Tel:+86210262459723,Fax:+862102
5、62458125Manuscriptreceived20040425,inrevisedform20040714.D1-2=Dc1-2(1)1引言对于图2从3到4点的损伤,如图2b中的闭合循环对于随机载荷下的疲劳寿命分析,需要考虑大滞所表示的后环对材料产生的损伤,由此产生了多种雨流计数方D3-4=Dc2-3+Dc1-4-Dc1-2(2)法。以往典型的方法需要对载荷水平进行分级、处理,文献[1]为裂纹扩展的计算提供了一种循环计数方再统计各级循环数。当寿命分析需要考虑应力比的影法。当不考虑序列影响时,损伤的计算与传统雨流法一响时,还需要一个复杂的矩阵
6、来表述。大多数情况下致,因为这种处理的目的是寿命计算,而非对载荷谱自身的分D1-2+D3-4=Dc2-3+Dc1-4(3)析,这时只需对循环造成的最终损伤进行累加。对循但这一方法认为材料的疲劳损伤完全发生在加载上升环续循环裂纹扩展计算这样的分析,还需考虑载荷序阶段或下降阶段。在应力应变分析中,损伤常以反向数列产生的延迟作用,这时保持载荷谱原有的变化顺序或半循环进行计算,如文献[2]的过程,不考虑序列影对分析预测过程有重要意义。所以需要一种方法对载响时对最终结果除以2,即认为加载和卸载具有等量荷的即时变化产生的损伤进行计算。的损伤。本文在文献[1]
7、的当前循环计算基础上,进一为考虑载荷序列对裂纹扩展的影响,文献[1]曾提步改为当前载荷变化范围的损伤计算,从而解决更普出符合图1所示雨流计数原理的即时循环计数方法。遍的工程计算问题,使其适用于考虑序列影响的裂纹在这一方法中,载荷谱内的每个循环造成的当前损伤扩展和局部应力疲劳模型分析。表示成几个恒幅载荷损伤的和,如图2所示。当以加2原理载边进行统计计算时,对图中载荷从1到2的变化,损伤D按从1到2的完整循环计算,也就是相当于从1到假设在每一个疲劳循环中产生的损伤由两部分组2应力水平施加恒幅载荷一个循环的损伤成,即应力增加时产生的损伤Du和应力反向回
8、到原位X20040425收到初稿,20040714收到修改稿。XX朱亦钢,男,1960年1月生,北京市人,汉族。高级工程师,硕士,研究方
