基于apdl的雨流法程序设计在构件疲劳研究中的应用

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1、维普资讯http://www.cqvip.com天津建设科技2O08·增刊建筑工程基于APDL的雨流法程序设计在构件疲劳研究中的应用李存东(天津市铁路集团勘察设计院有限公司，天津300060)摘要：文中根据实际应用体会，结合大型CAE通用有限元分析软件ANSYS，具体介绍了基于APDL(ANSYSParameterDesignLanguage)实现雨流计数法处理程序的方法，程序实用灵活，使构件的整个随机疲劳分析过程在ANSYS~"的计算和统计分析一体化、程序化，从而使ANSYS能更好地用于构件的疲劳可靠度分

2、析和结构设计。关键词：雨流计数；疲劳；ANSYS；APDL中图分类号：U445．7文献标识码：C文章编号：1008—3197(2oo8)s2—0145—031雨流法的基本原理[]o雨流计数法简称雨流法，也叫塔顶法，最早d鼬e是由两位英国工程师Matsuiski和Endo提出的，经历l了超过50a的发展，计数原理如下。五商见图1，把载荷一时问历程的时间轴向下画，．想象有一系列宝塔形屋顶，雨流都从内侧开始，顺着屋面往下流，根据雨流迹线来确定载荷循图1雨流计数环。计数规则为：(1)雨流的起点依次在每个峰值(谷值)

3、的内2基于APDL~雨流法计数程序实现侧；口ANSYs参数化设计语言，是一门可用(2)雨流在下一峰值(谷值)处落下，直到对面来自动完成有限元常规分析操作或通过参数化的峰值(谷值)比开始时更大(更小)为止；变量方式建立分析模型的脚本语言，具有参数定(3)当雨流遇到上面屋顶流下的雨时，就停义使用、表达式和函数调用、分支循环和宏等功止；能。APDL~展了传统有限元分析的范围，使得建(4)根据雨流的起点和终点，画出各个循环，模、计算和分析更为灵活。取出所有的全循环，并记下它们的峰值(谷值)。利用ANSYS完成随机疲

4、劳的力学计算后，可以直接使用APDL提取结果，采用APDL编程实现雨流计数，进行统计处理，这里采用全封闭式计收稿日期：2008．04一l7数模型，根据疲劳分析需要，结合APDL的语法特作者简介：李存东0968一)，男，高级工程师，从事桥梁设计工点，程序实现分两步进行，包括数据处理和循环作。计数两步。由于篇幅有限，原代码省略，只给出·-·——145·-·——维普资讯http://www.cqvip.com建筑工程天津建设科技2008·增刊实现流程。2．1数据处理数据处理就是把提取的随机应力一时间时程转化为应力

5、峰(谷)值一时间历程，再对得到的应力峰(谷)值一时间历程进行重组和编排。(1)应力一时间历程转化为应力峰(谷)值一时间历程由于原始应力一时间历程一般不是规则的峰(谷)值一时间历程，需要提取峰(谷)值，组成规则的应力峰(谷)值一时间历程，为了避免提取峰(谷)值出现两个连续的峰(谷)值，首先需要进行数据压缩，去掉连续相等的数据而只保留一个，以便雨流计数。具体流程见图2，stress一为应力一时间历程数组，peak为应力峰(谷)值一时间历程数组，array—num为stress一数组的元素个数。数据压缩缝(谷)值

6、提取图3应力峰(谷)值一时间历程重组流程中较小的那个值。b．将修改后的峰值数组在其最大值(或最小值)处截开，交换两部分的位置，使始点和终点相接。改编后峰值数组为peak—new。’图2应力一时间历程转化流程(2)应力峰(谷)值一时间历程重组a．见图3，判断峰(谷)值数组的第一个和最后一个元素的是波峰还是波谷，若都是峰值，则令二者都为它们之中较大的那个值；若都是谷值，则令二者都为它们之中较小的那个值；若第图4循环提取濯程一个元素是峰值，最后的元素是谷值，则删除最2．2循环计数后的谷值，使其前一个峰值与第一个元

7、素相等且根据雨流计数规则，定义临时数组temp一，依为它们之中较大的那个值；若第一个元素为谷次取出峰(谷)点，符合计数条件则取出循环，否值，最后的元素为峰值，则删除最后的那个峰值，则继续取出判断，直到循环全部取出。具体流程使其前一个谷值与第一个元素相等且为它们之如下：·-——146·-——维普资讯http://www.cqvip.com天津建设科技2OO8·增刊建筑工程(1)开始，令ii=0，k=0；现以某型铁路抢修梁部分杆件的疲劳分析(2)k=k+1，ii=ii+1，temp一(k)=peak-new为例

8、，根据文献[4]中统计的疲劳列车，选用东风(ii)，peak—ne,e~t据取完，转入(5)；4型内燃机车单机随挂49节货车通过24m某型(3)如果temp一的数据点少于3，转入(2)；否铁路军用梁，利用本文程序统计杆1—3、2—4、4则，计算：—5的应力循环，进一步估算其疲劳损伤，整个疲劳分析的所有计算、统计过程均在ANSYS中完成，△M1=Itemp一(k一1)一temp一(k一2)I，具体分析步骤如下：ZX