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1、第27卷第4期中南工业大学学报vol27No.4....19968JCENTSOUTHUNIVTECHNOLAug.年月1996’不同计数法对计算疲劳寿命的影响刘义伦,,(中南工业大学机电工程学院长沙41083)摘要未用计葬机模拟载荷序列分析了计数法对载荷的不同反应.研究了不同计数法在构件疲劳寿命预.指出了计数法的适应原则.对正确选择计数法和提高预测测中引起的误差大小和原因精度有重要参考价值.关镇词;;痰劳寿命预,.l计数法中图法分类号0346·2构件疲劳寿命预测过程的重要一步是载荷累积频次分布曲线的形成.不同形状的累积频次分布,反应出不同的预测寿命.实践证明,对
2、于某些载荷,用不同的计数法[1进行计数,会得,,出不同的累积频次分布从而导致不同的计算寿命因此研究这些计数法的适用范围和误差原.,因对提高疲劳寿命预测的准确性具有重要意义1载荷与计数分析,为使分析结果具有较普遍的适应性及参数可变性本研究采用的载荷为计算机模拟载荷.,,,序列其中值和幅值均符合正态分布其密度函数为二维正态分布团在以下的研究中所用载荷共包括10000个峰值和谷值点.,,、目前单参数和双参数计数法共有10多种但文献中[l.习提得较多的则是峰值计数穿级计数、量程计数、程对计数、峰谷计数和雨流计数.以下研究这些计数法对不同载荷产生的结果..,本文将载荷累积频
3、次分布曲线分为32级在单参数计数法中穿级计数记录载荷穿越每一等级的次数,根据这些数据累积建立载荷累积频次分布.峰值计数则记录载荷峰值出现在每,,一等级的次数当用峰值计数法对载荷的全部峰值进行叠加计数时所得结果与穿级计数完全.,此处统计载荷的正变程,相同量程计数统计的载荷特征事件是其变化量由于要建立32级载.,.因此1,荷累积频次分布变程等级步长等于若载荷的一个变程不足一个步长时则将此变程并入下一个变程一起计算.双参数计数这里研究雨流计数和过渡矩阵计数.单参数的程对计数结果是从雨流计数的.o.结果矩阵中导出雨流计数采用文献「3〕介绍的PushDwnList方法编程过
4、渡矩阵计数即收稿一一,,4。,日期19951005作者刘义伦男岁副教授十中国有色金属工业总公司科研基金资助项目中南工业大学学报第27卷以载荷再生过程中形成的过渡矩阵作为计数结果.,.,...305,070,根据计数规则对载荷不规则度系数I~0和”的载荷进行计数得到不同.1示出的是0.3计数法下的载荷累积频次分布图I一时几种单参数计数获得的载荷累积频次分布.I=0。3澎介担游、~一一一一一一一~一二补孺.厂~李、1.3101010。。程对计数。量程计数H穿级计致HH图1载荷军积预次分布2预测寿命结果分析2.1载荷累积频次分布曲线比较,,,从图1可见一般情况下载荷形式
5、对载荷累积频次分布的影响很大且这种影响程度随计数法的不同而变化.其中在单参数计数法中以量程计数法受影响最大,穿级计数法影响最..,小当I一。9时穿级计数、量程计数和程对计数所形成的累积频次分布相差不大,并符合标准累积频次分布..,.I一03时,它不仅使分各种计数法所得结果相差甚远其中以量程计数的结果偏离最大,,布曲线中的最大值减小了很多而且分布曲线的形状也发生了改变(n~co)所有数据都集中.,而丢失了载荷的起迄位置,在较低的等级水平上这是因为量程计数法只计下载荷变程边长也就是忽略了载荷的真正大小当I一。.99时,双参数计数的过渡矩阵和雨流矩阵有大致相同的分布.而
6、对I一0.3则有,,,所差别这时过渡矩阵的元素分布在矩阵副对角线附近而雨流矩阵除在矩阵副对角线附近集中有较多的元素外,沿主对角线也分布着一些元素.这是因为雨流计数记下的是载荷封闭环.对于小的变程载荷,虽然一个载荷没有形成封闭,但几个小变程载荷却形成了一个大的封闭环.2.2计算寿命比较研究er,:根据Min法则[s:预测寿命Nl计算式为凡又i一男二万(1)ni/义vi盆与,‘一,:其中参数N可以SN曲线方程表示这样式(1)变为、__.祛.丫立上竺。一一止匕已一一一V一厅二式,_l二_一K(2)又ni/。‘名勘:。w一;w。w;。i式中SN曲线的疲劳持久限N对应的
7、循环次数载荷累积频次分布——:第4期刘义伦不同计数法对计算疲劳寿命的影响中的载荷等级;K—S一N曲线斜线部分的斜率.,r:为便于比较本文用Mine法则分析双参数计数的结果.因此,,双参数计数的最大特点是记下了每一个载荷的中值这里计算损伤时考虑载荷的中值影响.此处取Parabel假设的材料中值、幅值和疲劳极限关系曲线,得不同载荷中值‘下的疲劳持久限外为d。aw一:am‘/,=(l一/巩)(s).,口w一;式中和aj分别为R-一1时的疲劳持久限和R一1时的疲劳极限(静强度)n。,设过渡矩阵或雨流矩阵中某元素为其造成的损伤为。n‘iS一/N(4),;一。一K式中N仍以S
8、N曲线表示
