本文雨流計數原理解釋部分來自:
在進行疲勞分析時,通常使用電阻應變片來測量部件關鍵位置上的交變載荷。載入點所承受的應力或載荷實際上是乙個連續隨機變化過程。把載荷迴圈中峰值和谷值隨時間變化的過程,簡稱「應力一時間歷程」或「載荷一時間歷程」。
迴圈計數法的編譜步驟:①測量實際的載荷歷程。②對實際的載荷歷程作離散化處理,只記取峰值和谷值並作適當的壓縮,壓縮後的載荷歷程消去了一些小量值的或變化不大的載荷。③使用迴圈計數法計算峰值或幅值。④對計數結果進行統計,計算出各載荷區間內所具有的頻次、頻率、累積頻次和累積頻率等統計量。⑤繪製載荷峰值或幅值變化的頻率直方圖和累積頻次曲線,確定設計用的典型載荷譜。
雨流計數法,簡稱雨流法。它根據載荷歷程得到全部的載荷迴圈,分別計算出全迴圈的幅值,並根據這些幅值得到不同幅值區間內所具有的頻次,繪製出頻次直方圖。
(1)計數原理如圖4-9c所示,載荷歷程形同一座高層建築物,雨點依次由上向下流動,根據雨點向下流動的軌跡確定出載荷迴圈,並計算出每個迴圈的幅值大小。每個載荷迴圈如用於疲勞壽命計算時,就對應於乙個應力迴圈。
(2)計數規則採用雨流法時應遵守4項規則:①重新安排載荷歷程,以最高峰值或最低谷值為雨流的起點(視二者的絕對值哪乙個更大而定)。②雨流依次從每個峰值或谷值的內側往下流,在下乙個峰值或谷值處落下,直到對面有乙個比開始時的峰值更大或谷值更小的值時停止。③當雨流遇到來自上面屋頂流下的雨流時即行停止。④取出所有的全迴圈,並記錄下各自的幅值和均值。
把圖a的載荷歷程順時針旋轉90°,得到圖c。根據上述規則,對這個載荷歷程進行一次雨流計數,共計8個雨流:①a→b→b'→d點,然後下落。②b→c→d點的對應處,由於d的谷值比b為低。③c→b,遇到來自上面的雨流abb'd。bc與cb構成乙個全迴圈bcb,取出全迴圈bcb'。④d→e→e'→i點下落。⑤e→f→f'→h點下落。⑥f→g→h點對側的對應處,由於h點的谷值比f點為低。⑦g→f處,由於遇到雨流eff'h。取出全迴圈ff'。③h→e',由於遇到雨流deei。取出全迴圈effhe'。而abb'd與dee'i又組成全迴圈abb'deei,取出abb'dee'i。至此,已將全部載荷歷程計數,形成如圖4-9d所示的4個全迴圈。
雨流法的計數過程,可以用電腦程式在計算機或專用的計數儀器上自動完成。
雨流法除了計取幅值變化外,還可同時計取均值的變化,以幅值和均值兩個引數來描述載荷歷程,這樣比單引數的計數法更能反映載荷變化的本質。
以載荷f為縱座標,累積頻次為橫座標,將表4-1中的累積頻次數在該座標系中描點,然後用一條光滑的曲線連線各點,就得到如圖4-11所示的累積頻次曲線。由該曲線完全可確定任何一載荷值出現的頻次及所佔的頻率。實踐證明,將載荷的累積頻次曲線擴大到n=10^6為宜。如圖4-11中虛線所示曲線,這是因為10^6次可以包含很少發生的最嚴重載荷情況,使累積頻次曲線具有足夠的代表性。
容易出錯的乙個小誤區
如果你擁有的載荷譜是乙個應力—時間的關係,則可以直接匯入時間序列,即可通過s-n曲線和單位應力結果計算得到壽命
如果你的載荷譜是力、彎矩、功率等其它的,那麼最好在做乙個瞬態動力學分析,將載荷譜作為乙個外載。從而將瞬態應力結果匯入ncode中進行壽命分析,(即無需再到ncode中匯入時間序列了)。
如果你用你的靜力學應力結果外加(力、彎矩、功率)的載荷譜,則計算出來的結果肯定是錯誤的。
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