机械零件疲劳载荷谱的编制方法研究

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1、机械零件疲劳载荷谱的编制方法研究郝晋峰,石??全,史宪铭,黄轶州(军械工程学院,河北石家庄050003)WeaveMethodStudyofMachinePartFatigueLoadingSpectrumHAOJin-feng,SHIQuan,SHIXian-ming,HUANGYi-zhou(OrdnanceEngineeringCollege,Shijiazhuang050003,China)????摘要:在对疲劳载荷进行统计处理的基础上,利用双参数雨流计数法和零均值转化公式对疲劳载荷均值进行了处理,消除了非零均值的影响,得出了均值与幅

2、值的影响,得出了疲劳载荷谱多工况编制方法,为疲劳寿命分析奠定了基础,并给出了具体实例.关键词:机械零件;疲劳;载荷谱;编制方法中图分类号:TH17文献标识码:B文章编号:1001-2257(2009)01-0076-03Abstract:Thispagebasedonstatisticallytrea??tingwiththefatigueloadingdata,usingdoublepa??rametersrainflowtakecountofmethodandusingzeroaveragevaluetransformformulatot

3、reatwiththeaverageofthefatigueloadingdata,eliminatetheinfluenceofthenon-zeroaveragevalue,gainedtheinfluenceofaveragevalueandrangeval??ue,gainedthemanyworkinstancesweavemethodofthefatigueloadingdata,establishthebaseoffa??tiguelife,andgiveoutanexample.Keywords:machinepart;fat

4、igue;loadingspec??trum;weavemethod———————————————————————————————————————————————全寿命设计的关键步骤[1].1??载荷谱的数据处理幅值的变化对疲劳强度和疲劳可靠性设计研究而言是最主要的,因为应力(或应变)幅值是累积疲劳损伤中的主要因素,因而常用计数法进行分析.1.1??载荷谱的雨流计数法和无效幅值的舍弃使构件产生疲劳损伤的主要因素是应力幅值和应力循环的次数,将实测的随机载荷时间历程简化为一系列的全循环或半循环的过程叫做??计数法".目前,计数法从统计观点上可分为

5、单参数和双参数.其中雨流计数法[1]近年来被认为是最有效的双参数计数方法,由于其技术原理与实际载荷对金属零件的循环应力-应变行为较为相似,有坚实的力学基础.经雨流计数法处理后就可以得到载荷幅值、均值和相应频次的重要关系.参考文献[2]利用Fortran语言编写了相应的程序,将复杂的转矩-时间历程简化为对损伤具有等效影响的均、幅值二维雨流矩阵.但是并不是所有的载荷都对结构造成破坏影响,对这些不能构成疲劳损伤的小量循环,一般称为无效幅值.在进行载荷-时间历程计数时,应该将无效幅值舍弃.关于无效幅值的取舍基准,一般取随机载荷历程的极差(最大应力幅-

6、最小应力幅)的5%~10%[3].1.2??非零平均应力的等效转换目前国内用得较多的程序载荷谱仅保留了幅值和频次的关系,但是我们得到的实际应力循环中平均应力并不为零.研究表明平均应力对累积损伤也有较大的影响.因此,———————————————————————————————————————————————必须按等损伤的原则将非零平均应力的应力循环等效转换为零平均应力的应力循环.设Si为等效零均值应力;Sai为第i个应力幅值;Smi为第i个应力均值;??b为拉伸强度极限.根据??0??引言机械零件疲劳载荷谱的编制是机械设计及疲劳寿命估计评估的

7、基础,也是疲劳强度全寿命设计的重要依据,因此有必要确定作用在零部件上的随机疲劳载荷及由此所产生的应力,由于疲劳载荷通常具有时变性、周期性与随机性等,使得这一问题变得极其复杂,因此准确计算,分析随机疲劳载荷是机械收稿日期:2008-08-26GoodmanSi=[3]疲劳经验公式进行转换:(1)bai??b-

8、Smi

9、1.3??等效应力幅概率分布函数分析积频数曲线.载荷的均值与幅值是二维随机变量,通过前面的分析可知,载荷均值和幅值相互独立,并分别服从正态分布和韦布尔分布.因此,根据概率密度法求载荷的极大值,可以分别转化为求各工况均值的极大值和幅

10、值的极大值.2.3??计算载荷幅值和均值的极大值———————————————————————————————————————————————由超值累计频率函数计算