疲勞分析中的雨流計數法

2017-12-14 by:CAE仿真在線來源:互聯網

在進行疲勞分析時,對于實測的載荷-時間曲線,尚需要進行一定的方法整理成表格或頻率分布的曲線形式,處理方法有兩類:一類叫做計數法,另一類叫做功率譜密度法。雨流計數法是計數法的一種。

雨流計數法的突出特點是根據所研究材料的應力-應變之間的非線性關系來進行計數,亦即把樣本記錄用雨流法定出一系列閉合的應力-應變滯后環。

參看圖1,把應變-時間歷程樣本記錄轉過90°,時間坐標軸豎直向下,樣本記錄猶如一系列屋面,雨水順著屋面往下流,故稱為雨流法。雨流法有下列規則:

(1)雨流在試驗記錄的起點和依此在每一個峰值的內邊開始,亦即從1,2,3…等尖點開始。

(2)雨流在流到峰值處(即屋檐)豎直下滴,一直流到對面有一個比開始時最大值(或最小值)更正的最大值(或更負的最小值)為止。

(3)當雨流遇到來自上面屋頂流下的雨時,就停止流動。

(4)如果初始應變為拉應變,順序的始點是拉應變最小值的點。

(5)每一雨流的水平長度是作為該應變幅值的半循環計數的。

圖1 雨流計數法

在圖1中,雨流法從1點開始,該點認為是最小值。雨流流至2點,豎直下滴到3與4點幅值間的2ˊ點,然后流到4點,最后停于比1點更負的峰值5的對應處。得出一個從1到4的半循環。下一個雨流從峰值2點開始,流經3點,停于4點的對面,因為4點是比開始的2點具有更正的最大值,得出一個半循環2-3。第三個流動從3點開始,因為遇到由2點滴下的雨流,所以終止于2ˊ點,得出半循環3-2ˊ。這樣,3-2ˊ和2-3就形成了一個閉合的應力-應變回路環,它們配成一個完全的循環2′-3-2。

下一個雨流從峰值4開始,流經5點,豎直下滴到6和7之間的5ˊ點,繼續往下流,再從7點豎直下滴到峰值10的對面,因為10點比4點具有更正的最大值。得出半循環4-5-7。

第五個流動從5點開始,流到6點,豎直下滴,終止于7點的對面,因為7點比5點具有更負的極小值。取出半循環5-6。第六個流動從6點開始,因為遇到由5點滴下的雨滴,所以流到5ˊ點終止。半循環6-5與5-6配成一個完全循環5ˊ-6-5,取出5ˊ-6-5。

第七個流動從7點開始,經過8點,下落到9-10線上的8ˊ點,然后到最后的峰值10,取出半循環7-8-10。第八個流動從8點開始,流至9點下降到10點的對面終止,因為10點比8點具有更正的最大值。取出半循環8-9。最后一個流動從9點開始,因為遇到由8點下滴的雨流,所以終止于8ˊ點。取出半循環9-8ˊ。把兩個半循環8-9和9-8ˊ配對,組成一個完全的循環8-9-8ˊ。

這樣,圖1所示的應變一時間記錄包括三個完全循環8-9-8ˊ,2-3-2ˊ,5-6-5ˊ和三個半循環1-2-4,4-5-7,7-8-10。結合圖2,雨流法得到的應變是與材料應力-應變特性相一致的。從圖1中有三個完全的循環,與此對應,在圖2中有三個陰影線所示的閉合回路。