随机载荷下疲劳寿命估算的简便方法

针对工程实际中复杂随机载荷下疲劳寿命较难估算的情况，将载荷谱近似处理及利用剩余疲劳强度的概念。分别对窄带随机载荷以及缺乏工作载荷谱下的随机载荷的疲劳寿命进行了估算，方法简便，具有较强的工程实用性。     

随机载荷下疲劳寿命的估算

复杂随机载荷下疲劳寿命的评估，一直是工程上所关心的问题之一。在设计阶段，通常难以确定详细的应力历程，因而也无从进行循环计数和累计损伤。本文基于传统的疲劳设计思想和概率分析方法，综合考虑平均应力的影响和疲劳寿命固有的分散性，研究了宽带随机载荷作用下疲劳寿命的估算问题     

服从正态分布随机载荷作用下齿轮弯曲疲劳试验研究

根据齿轮传动过程中普遍承受的高斯分布载荷谱,编制了试验用随机变幅疲劳载荷谱,在MTS电液伺服疲劳试验机上利用成组试验方法完成了该随机载荷作用下全寿命齿轮弯曲疲劳试验,得到了特定变差系数高斯分布载荷谱下齿轮弯曲强度的R-S-N曲线。试验结果证明,随机变幅疲劳试验得出的轮齿疲劳寿命低于由疲劳载荷上限值取为载荷谱均值的恒载荷疲劳试验得出的疲劳寿命,因此,如果采用后者的试验结果去估算实际服役中的齿轮的弯曲疲劳寿命是非常危险的。对随机载荷下的齿轮设计的疲劳极限的理论值进行了预测,并与试验结果进行了比较。结果表明,理论分析结果与试验结果基本相符。     

应变疲劳可靠性理论与方法的新进展

介绍概率应变疲劳试验法、评价模型和损伤随机演化机制方面的新进展。突破经典极大似然法在参考试验载荷之外的单试样限制，提出新的广义极大似然疲劳试验法。新发现随机循环应力—应变响应现象并建立其概率模型。新发展概率疲劳应变一寿命模型。概率模型参数由称为广义极大似然法的方法确定，在整体数据层面综合考虑数据分散性规律与样本量对概率评价的影响。考虑随机应力—应变关系反映“随机应变载荷”、随机应变—寿命关系揭示材料的“应变强度”，提出随机应变载荷—强度干涉恒幅可靠性模型，与Keciguliu的递推法结合可进行变幅和应变载荷谱下的可靠性分析，形成了应变疲劳可靠性理论和方法的新体系。进一步根据有效短裂纹准则，揭示疲劳性能随机及演化性的本质原因源于主导有效短裂纹萌生区域及其裂尖区域微观结构扩展条件的差异及演化性；随机疲劳裂纹扩展、应变—寿命和应力—应变关系是3个关联的随机疲劳关系；疲劳损伤是一个由初始混沌状态，到独立无关的随机状态，然后到史相关随机状态的演化过程。     

基于二维载荷谱的疲劳寿命估算

在随机疲劳载荷作用下．应用雨流计数法建立二维疲劳载荷谱,将随机载荷-时间历程处理成以载荷幅值和均值为变量的二维联合概率密度函数：通过建立等幅疲劳中值Su-Sm-N曲面,应用Miner线性疲劳累积损伤理论,提出了基于二维载荷谱的疲劳寿命估算方法？最后,给出了一个具体应用实例,计算结果表明,应用二维疲劳载荷谱进行疲劳寿命计算较一维载荷谱更为合理,具有较好的工程应用价值。     

一种随机多轴疲劳的寿命预测方法

叙述一种多轴随机载荷的疲劳寿命预测方法，该方法首先由多轴随机载荷的权值平均最大剪应变平面确定临界平面，然后以临界平面上剪应变和正应变历史为研究对象，进行多轴载荷压缩处理和多轴循环计数，得到剪应变和正应变的循环计数结果，最后给出多轴疲劳寿命估算模型，并用多轴程序载荷实验验证。     

载荷多次作用下材料的寿命分布及可靠性评估

为对载荷多次作用下材料的疲劳可靠性进行评估,首先从随机载荷作用的统计学意义出发,基于顺序统计量理论建立了材料疲劳寿命的概率分布模型;然后考虑随机载荷作用次数的影响,建立了载荷多次作用下材料疲劳可靠性的计算模型;最后利用45#钢试样的疲劳试验数据对所建模型的有效性进行验证。结果表明:实验结果和理论分析结果接近,所建模型能够对材料的疲劳寿命分布及可靠性进行有效评估,对随机载荷多次作用下材料的动态可靠性评估具有一定借鉴意义。     

非高斯随机应力载荷频域疲劳寿命估计方法

对于工程中大量存在的非高斯随机应力载荷的疲劳寿命估计问题,传统频域疲劳方法由于基于高斯性假设, 故仅能采用高斯分布近似或经验性修正来简化处理,缺乏理论基础且存在较大误差。基于随机应力载荷的频域疲劳基本理论,利用非高斯概率密度函数的Hermite多项式渐近展开,利用其三维联合高阶统计特征,推导得到了非高斯随机应力载荷下疲劳寿命估计公式,并针对高斯、亚高斯和超高斯随机应力载荷进行了验证。该方法普遍适用于窄带、宽带、高斯和非高斯应力载荷作用下的疲劳寿命估计问题,具有重要的理论意义和工程价值。     

随机载荷循环作用下的机械结构疲劳寿命预测模型

基于名义应力法建立了随机载荷循环作用下的结构疲劳寿命预测模型。分析了结构所受循环载荷作用的不确定性特征,在以循环载荷作用次数为寿命度量指标框架下,运用概率加权法和线性Miner累积损伤法则,分别建立了疲劳寿命与应力之间关系分别服从指数函数和幂函数两种形式时,随机载荷循环作用下的结构疲劳寿命预测模型,并运用所建立的模型对某转动轴的疲劳寿命进行了预测研究。     

随机风载下齿轮副接触疲劳裂纹萌生寿命研究

对随机风场进行了模拟,得到了正常发电工况下主轴扭矩的时间历程;建立了齿轮副的三维有限元模型,计算了在静态载荷下齿轮副的应力应变。采用随机载荷雨流计数法对齿轮载荷进行雨流计数,并对结果进行了统计学分析,得到应力均值符合三参数威布尔分布。研究了服从三参数威布尔分布的分布参数对齿轮接触疲劳裂纹萌生寿命的影响。结果表明采用随机载荷相对于采用载荷均值齿轮的接触疲劳裂纹萌生寿命疲劳寿命下降,形状参数增大齿轮接触疲劳裂纹萌生寿命增大,尺度参数和位置参数增大齿轮的接触疲劳裂纹萌生寿命减小。     

随机载荷作用下结构低周疲劳可靠性研究

将影响结构低周疲劳寿命的不确定因素视为随机变量,基于可靠性分析理论,从概率论和数理统计的角度出发对随机载荷作用下的结构低周疲劳进行了可靠性分析.利用Neuber法得到低周疲劳结构的随机应力和应变响应.将随机载荷作用下的结构低周疲劳表示为材料参数、结构尺寸、载荷等随机变量的函数,并推导出了功能函数对随机变量偏导的表达式.算例显示了该方法的有效性和适用性.     

高温高压换热器管板泄漏分析中疲劳载荷谱的编制

以一台高温高压换热器的管板承受随机疲劳载荷为例,采用雨流法计数及统计处理的结果,编制了载荷谱。将用这载荷谱进行管板的疲劳分析和程序加载试验。编谱时用波动中心法,将管板两侧压力之差的变程作为一元随机变量,用数理统计的方法推断出母体特征值。最后,根据累积频次曲线编制出常均值低一高一低八级疲劳载荷谱。本文作为研究压力容器随机疲劳载荷及编制裁荷谱的尝试。     

疲劳过程中的两类随机性

分析了疲劳过程中两类随机性因素－内在随机性因素和外在随机性因素在不同载荷条件下的疲劳损伤过程中所起的作用和对疲劳寿命分布所产生的影响。在此基础上,提出了一种估算随机载荷作用下疲劳可靠性的新方法。     

非对称循环载荷二维载荷谱编制的分析及计算程序

一、前言机械零部件大多是在随机变载荷作用下工作,其主要失效模式是随机疲劳破坏。因此,估计该类零件的使用寿命,实质上是通过现场实测,实验室模拟试验和理论计算来预测其随机疲劳寿命。疲劳寿命估计的准确程度与疲劳载荷谱能否真实反映     

大型铸造起重机金属结构程序疲劳试验研究

本文通过实测并经统计分析得到一台铸造起重机随机疲劳载荷谱，编制了程序加载谱和强化加载谱。对所设计的一组模型主梁作了程序疲劳试验和不同强化倍数的强化疲劳试验，预测了该产品的工作寿命，证实了程序疲劳试验应用于偏轨箱形主梁的工程应用价值。     

大型铸造起重机金属结构程序疲劳试验研究

本文通过实测并经统计分析得到一台铸造起重机随机疲劳载荷谱，编制了程序加载谱和强化加载谱。对所设计的一组模型主梁作了程序疲劳试验和不同强化倍数的强化疲劳试验，预测了该产品的工作寿命，证实了程序疲劳试验应用于偏轨箱形主梁的工程应用价值     

货车传动系统扭转疲劳载荷仿真

针对货车非线性悬架系统,提出了一种确定货车传动系统扭转疲劳载荷的模拟方法。建立了4自由度双轴货车振动模型,以标准路面功率谱反推算法得到路面不平度为随机输入,用MATLAB／Simulink仿真计算得到车轮上的垂直随机动载荷,并将其转化为驱动轮上的扭转载荷。计算载荷可以用来编制货车传动系统扭转疲劳试验载荷谱、估计零部件的疲劳寿命。     

基于随机最优控制的主动悬架构件的动态疲劳可靠度分析

针对两自由度的车辆模型,应用随机振动和随机最优控制的理论,推导悬架构件随机动载荷的统计规律的计算方法,建立变车速情况下随机动载荷的概率模型,提出基于随机最优控制的主动悬架构件的动态疲劳可靠度的分析方法。仿真结果表明,主动悬架构件随机动载荷明显大于被动悬架构件随机动载荷,主动悬架系统构件的动态疲劳可靠度在整个使用过程中都要低于普通被动悬架构件的动态疲劳可靠度,说明主动悬架构件的可靠性较普通被动悬架有所降低。     

转向节多轴虚拟试验台架载荷谱应用研究

不同类型的台架载荷谱对转向节的疲劳损伤影响规律有所不同，因此探求精确的载荷谱编辑方法仍是亟待解决的重要问题。以经过校验后试验场载荷谱为数据来源，简化了冗余的转向节耐久规范；通过悬架运动学及柔顺性(Kinematics Compliance, KC)试验和虚拟迭代法，从静态与动态验证了整车多体动力学模型的准确性；采用时域编辑法，生成了保留时域与频域特征的转向节台架随机谱；基于损伤等效原则创建了转向节四级台架程序谱；从统计转向节关键点各方向的伪损伤值占比出发，以转向节模态试验验证后的有限元模型为载体，搭建了转向节多轴虚拟台架；应用模态应力恢复法，讨论分析转向节虚拟台架下的原始谱、台架随机谱、台架程序谱对其疲劳损伤的影响，结果表明三者激励下的转向节疲劳损伤分布保持一致，台架随机谱与台架程序谱较原始谱最大损伤比分别为0.75和1.7,验证了台架载荷谱编辑方法的准确性，说明了转向节虚拟台架的工程实用性；最后，通过虚拟台架传递矩阵确定了引起转向节疲劳损伤的载荷与道路类型，为结构改进提供数据支撑。     

二维随机载荷作用下疲劳寿命的研究

基于Goodman公式和Miner损伤定则,提出了一种考虑载荷均值影响的二维随机载荷作用下疲劳寿命的计算方法。在此基础上以幅值和均值均符合正态分布的随机载荷为研究对象,推导出了其当量载荷的概率密度函数和等效载荷的数学模型,采用Gauss-Legendre求积公式进行积分运算,对该载荷作用下的疲劳寿命进行了研究。分析了等效载荷随载荷均值和幅值不同分布参数变化而变化的规律,并与不考虑载荷均值的一维随机载荷作用下的等效载荷进行了对比。研究结果表明：载荷均值μm的正负变化对等效载荷产生明显的影响,负的μm导致等效载荷降低,甚至低于一维随机载荷作用下的等效载荷;而正的μm会导致等效载荷迅速增大以至到远大于一维随机载荷作用的等效载荷;当μm=0时,二维随机载荷则略高于一维随机载荷作用的等效载荷。