疲劳分析中的雨流计数法

2017-12-14 by:CAE仿真在线来源:互联网

在进行疲劳分析时,对于实测的载荷-时间曲线,尚需要进行一定的方法整理成表格或频率分布的曲线形式,处理方法有两类:一类叫做计数法,另一类叫做功率谱密度法。雨流计数法是计数法的一种。

雨流计数法的突出特点是根据所研究材料的应力-应变之间的非线性关系来进行计数,亦即把样本记录用雨流法定出一系列闭合的应力-应变滞后环。

参看图1,把应变-时间历程样本记录转过90°,时间坐标轴竖直向下,样本记录犹如一系列屋面,雨水顺着屋面往下流,故称为雨流法。雨流法有下列规则:

(1)雨流在试验记录的起点和依此在每一个峰值的内边开始,亦即从1,2,3…等尖点开始。

(2)雨流在流到峰值处(即屋檐)竖直下滴,一直流到对面有一个比开始时最大值(或最小值)更正的最大值(或更负的最小值)为止。

(3)当雨流遇到来自上面屋顶流下的雨时,就停止流动。

(4)如果初始应变为拉应变,顺序的始点是拉应变最小值的点。

(5)每一雨流的水平长度是作为该应变幅值的半循环计数的。

图1 雨流计数法

在图1中,雨流法从1点开始,该点认为是最小值。雨流流至2点,竖直下滴到3与4点幅值间的2ˊ点,然后流到4点,最后停于比1点更负的峰值5的对应处。得出一个从1到4的半循环。下一个雨流从峰值2点开始,流经3点,停于4点的对面,因为4点是比开始的2点具有更正的最大值,得出一个半循环2-3。第三个流动从3点开始,因为遇到由2点滴下的雨流,所以终止于2ˊ点,得出半循环3-2ˊ。这样,3-2ˊ和2-3就形成了一个闭合的应力-应变回路环,它们配成一个完全的循环2′-3-2。

下一个雨流从峰值4开始,流经5点,竖直下滴到6和7之间的5ˊ点,继续往下流,再从7点竖直下滴到峰值10的对面,因为10点比4点具有更正的最大值。得出半循环4-5-7。

第五个流动从5点开始,流到6点,竖直下滴,终止于7点的对面,因为7点比5点具有更负的极小值。取出半循环5-6。第六个流动从6点开始,因为遇到由5点滴下的雨滴,所以流到5ˊ点终止。半循环6-5与5-6配成一个完全循环5ˊ-6-5,取出5ˊ-6-5。

第七个流动从7点开始,经过8点,下落到9-10线上的8ˊ点,然后到最后的峰值10,取出半循环7-8-10。第八个流动从8点开始,流至9点下降到10点的对面终止,因为10点比8点具有更正的最大值。取出半循环8-9。最后一个流动从9点开始,因为遇到由8点下滴的雨流,所以终止于8ˊ点。取出半循环9-8ˊ。把两个半循环8-9和9-8ˊ配对,组成一个完全的循环8-9-8ˊ。

这样,图1所示的应变一时间记录包括三个完全循环8-9-8ˊ,2-3-2ˊ,5-6-5ˊ和三个半循环1-2-4,4-5-7,7-8-10。结合图2,雨流法得到的应变是与材料应力-应变特性相一致的。从图1中有三个完全的循环,与此对应,在图2中有三个阴影线所示的闭合回路。