改进雨流计数法及其统计处理程序

在对机械设备的随机疲劳载荷(包括应力)进行统计分析的多种计数法中,雨流计数法以其更可靠的力学基础而被公认为目前最先进的计数法。本文对一般的雨流计数法作了改进,用新的“三峰谷计数原则”代替了一般的“四峰谷计数原则”,从而使雨流计数法在计算机上的实现得到简化,计数速度大大提高。文中着重论证了这种改进的合理性,并给出了“改进雨流法”计算机程序的详尽框图。最后,文中介绍了作者自编的、以“改进雨流法”为主导的一套数据采集、模数转被、计数及统计处理程序,该程序完全用扩展BASIC语言编成,可方便地用于结构随机疲劳载荷的统计分析。     

采用等效载荷的装甲车辆扭力轴疲劳可靠性评估

为了评估扭力轴在随机载荷作用下的动态疲劳可靠性,提出了一种基于疲劳可靠性异量纲干涉模型的扭力轴动态疲劳可靠性评估方法。将实测扭力轴载荷频次谱进行分布拟合,生成随机载荷历程,利用雨流计数法获得载荷幅值、均值和循环次数,经平均应力修正后统计极值载荷分布,构建等效输入应力谱,避免了多次载荷等效的统计分析;基于材料P-S-N曲线,应用样本集聚原理建立疲劳寿命概率分布连续模型,实现变幅应力疲劳寿命的连续表达。对某扭力轴疲劳可靠度的分析结果表明:在寿命为15×104 km时,计算的扭力轴疲劳可靠度与文献方法计算结果相对误差小于2%,扭力轴疲劳可靠度的50次和10 000次仿真结果的变异系数均小于1%。     

改进雨流计数法在拖拉机零部件疲劳寿命估算中的应用

本文介绍了传统的载荷数据统计处理方法和改进的雨流计数法,着重强调以三峰谷计数原则代替一般的四峰谷计数原则。提出了在用改进雨流计数法进行载荷数据统计时结合载荷分布参数估计的变差系数法,可简化统计处理过程,提高计算速度。并且采用改进雨流计数法编制了上海-50拖拉机驾驶室骨架载荷谱,对骨架的随机疲劳寿命进行估算。     

风电增速箱输出级齿轮副疲劳寿命有限元分析

建立了风电增速箱输出级斜齿轮副的三维接触有限元模型,计算了静载荷作用下齿轮副的应力应变;基于齿轮材料的疲劳试验常数,计算了材料的近似S-N曲线;对风电增速箱真实载荷谱20种工况的载荷历程进行雨流计数,得到载荷循环数、均值与幅值的关系。在FE-SAFE软件中,对斜齿轮副接触模型进行疲劳寿命分析,研究了载荷、表面粗糙度、残余应力以及轮齿修形量对齿轮副疲劳寿命的影响规律。结果表明,齿轮副应力集中处有少数低寿命点,齿轮副寿命随载荷及齿面粗糙度的增大而减小,残余拉应力使疲劳寿命减小,而残余压应力可使疲劳寿命增大,适度修形可提高齿轮的疲劳寿命。     

高速列车底板铆钉结构的分区应力解算与气动疲劳评估

高速列车运行产生强交变气动载荷,会导致列车铆钉、螺栓等连接结构件疲劳失效,该文针对高速列车底板铆钉结构的气动疲劳问题,提出底板/铆钉/骨架梁耦合分区气动加载的应力有限元解算模型;采用双向同步导压的差压测量方法,获得了武汉-广州交路的底板结构气动载荷谱,采用雨流计数与累积损伤准则对铆钉结构进行疲劳损伤评估.结果显示,当高...     

基于弯矩等效的装载机外载荷当量与载荷谱编制

为了编制装载机工作装置载荷谱进行结构疲劳性能研究,提出了一种基于动臂截面弯矩等效的装载机外载荷当量方法,将装载机铲装物料时所受外载荷简化为一个作用在铲斗上的集中载荷并进行载荷谱编制。以动臂前后两端铰点连线为基准构建动臂局部坐标系,将铲斗铰点实测载荷转化为局部坐标系下动臂铰点载荷,研究铲掘姿态下动臂截面弯矩和装载机外载荷的同步对应关系,确定了外载荷作用点位置和作用方向,利用动臂最大弯矩截面的弯矩等效建立了装载机外载荷的当量数学模型。由实测的铲斗铰点载荷时间历程和装载机外载荷当量模型得到ZL50G装载机当量外载荷的时间历程,采用雨流计数得到典型作业介质下当量外载荷均值、幅值、频次的统计特性,编制多工况合成的工作装置疲劳试验程序载荷谱。结果表明:基于动臂截面弯矩等效方法能够获取固定姿态下装载机当量外载荷作用位置和作用方向;利用动臂最大弯矩截面的弯矩得到当量载荷时间历程,且在当量载荷与实测载荷下动臂截面弯矩变化规律和大小保持一致;当量载荷均值服从正态分布、幅值服从三参数威布尔分布,利用雨流计数和参数外推法编制的适用于工作装置疲劳试验的变均值加速加载程序载荷谱,缩短了疲劳台架试验的加载时间。提出的基于动臂截面弯矩等效的装载机外载荷当量模型以及载荷谱编制方法,可为装载机工作装置疲劳寿命评估和台架试验规范的制定提供依据。     

受随机载荷机械构件的疲劳可靠性

本文以破碎机主轴为例介绍机械构件疲劳强度可靠性的设计计算方法。文章叙述了在随机载荷作用下构件的工作应力计算、雨流法循环计数、应力的统计处理、材料的疲劳性能试验以及应力和强度分布函数的确定。     

宽带随机载荷谱下结构疲劳寿命的计算

以目前国际上普遍认可的一种雨流循环计数应力范围概率密度函数为依据,采用结构危险部位疲劳寿命曲线,利用不完全Gamma函数,建立了一种宽带随机载荷谱下结构疲劳寿命计算的一种解析解法,为在宽带随机载荷谱下服役的结构在设计阶段用频域法进行疲劳寿命计算提供了一种快捷方法。     

用雨流计数法研究水轮机的疲劳载荷

本文简要介绍了雨流计数法的一般原则和步骤。由于引人了“雨流计数法第二阶段计数”的方法,使这一方法更为有效。文由还用此法处理了水轮机的疲劳载荷数据,并给出了计算机程序框图。最后,得出有关水轮机的载荷幅值的频数曲线,给出了这组载荷幅值频数曲线的包络线。该水轮机的载荷和频数都不超出这条包络线。本文为在类似工作条件下的水轮机的疲劳设计和疲劳试验提供了有用的数据。     

一种宽带船舶结构疲劳损伤的直接计算方法

针对宽带船舶结构疲劳损伤的直接计算问题,从各短期海况下应力的响应谱及相关参数计算、应力峰值分布模型、等效应力范围推导等方面进行分析.采用不同模型对误差函数进行数值求解,得到等效应力范围,进而得到各短期海况下的疲劳累积损伤以及长期海况下损伤值,从而形成了一种宽带船舶结构疲劳直接计算方法.以某高速三体船为例的计算结果表明,采用精确解模型所得损伤结果与雨流计数方法所得结果较为接近.     

随机疲劳谱编制新方法

提出一种新的疲劳载荷谱编制方法,该法遵循雨流循环计数规则。新建谱与实测谱具有完全相同的循环计数统计结果,并且尽可能地保留了原实测历程谱的本身特性,与程序谱相比更接近实际。通过四种车辆实测谱计算分析,证实该疲劳谱与实测谱损伤基本等效。     

随机疲劳载荷的处理及载荷谱编制准则

研究了随机疲劳载荷的小载荷取舍标准，载荷之间的相互作用效应和顺序效应以疲劳损伤的影响，提出了与随机载荷历程损伤等效的疲劳载荷谱的编制方法及准则。     

基于车桥耦合振动的波形钢腹板箱梁体外预应力束疲劳损伤评估

基于ANSYS建立精细化波形钢腹板箱梁桥数值模型,开展体外束疲劳分析。利用MATLAB编制了考虑车辆类型,行车位置、速度、车头距及轴重等因素的随机车流程序。采用雨流计数法计算24小时内随机车流作用下体外束应力等效应力幅以及等效应力循环次数。修正Muller研究结果,提出应力比低于0.035且考虑侧向弯曲磨损作用下的钢绞线S-N公式。利用Miner累积损伤准则并考虑冲击系数的影响,推算波形钢腹板箱梁桥体外预应力束的疲劳损伤度及剩余疲劳使用寿命,同时分析了桥梁跨径对体外束疲劳损伤的影响。研究结果表明,移动荷载对不同位置处体外束应力影响线的大小顺序为：中跨跨中位置＞边跨跨中位置＞中跨1/4跨位置,中跨跨中位置处的体外束应力受到的车辆荷载的影响较大;随机车流对体外束产生的疲劳损伤随跨径增加而减小。     

指数形负载超声变幅杆频率方程与放大系数的研究

求解了加负载时超声变幅杆的放大系数，得到了加负载时放大系数的统一算式．利用变幅杆纵向振动四端网络等效电路，计算了指数形变幅杆负载为纯阻与纯抗时纵向振动共振频率方程和放大系数．通过Matlab软件绘制了共振频率及放大系数随负载变化的曲线．结果表明，负载较小时，频率与放大系数有较快的改变；负载较大时，频率与放大系数变化较小，基本趋于稳定．     

冰区海洋平台静态冰载荷概率特性分析

基于Monte Carlo法 ,对冰区海洋平台静态冰载荷的概率特性进行了分析。在平台设计评估载荷的计算中引入广义冰载荷“当量冰力”的概念 ,并用此概念对冰厚和冰强度的联合作用进行了评估。以渤海辽东湾 4个典型台站为例 ,分析了静态冰载荷主要影响因素的概率特性 ,给出了这几个台站附近海域当量冰力的概率分布参数 ,并定量分析了冰厚和气温对当量冰力的影响。模拟结果表明 ,应用Weibull分布描述概率当量冰力是可行的。此外 ,采用多年一遇的极值条件下冰参数组合求得的当量冰力值比Monte Carlo模拟结果保守得多 ,在工程应用中 ,可采用当量冰力作为平台设计载荷的基础。     

电力系统静态电压稳定与节点阻抗解析

通过一简单两节点系统,证明节点最大功率总是发生在节点负荷等值阻抗模与电源侧等效阻抗模相等的时候,而与负荷的功率因数无关,但负荷的功率因数决定临界功率的大小.分析PV曲线下半支稳定性及其与节点负荷等值阻抗模的关系,指出在以比较节点负荷等值阻抗模与临界阻抗模来判别系统电压稳定性时应考虑节点的负荷特性.     

处理面积对AZ31B镁合金微弧氧化负载特性的影响

为了明确处理过程中试样面积对微弧氧化负载特性及膜层性能的影响,采用单极性脉冲电源模式,对4个具有不同面积的AZ31B镁合金试样进行微弧氧化处理.处理中采用LCR测试仪采集负载的等效电阻和等效电容值,用示波器记录负载的电压、电流波形,并用MATLAB对负载电压波形进行拟合,以研究试样面积对微弧氧化处理过程中负载特性的影响.结果表明:随着处理电压的升高,所有的负载等效电容都持续减小,等效电阻都持续增大,负载的放电时间常数不断增大,等效电阻的增大说明膜层厚度随处理电压的增高而不断增长.此外,随着处理面积的增大,相同电压下负载的等效电阻不断减小,负载电容不断增大,负载的放电时间常数不断减小,说明随着面积的增大,膜层的增长变慢,而且面积越大的试样,负载波形更接近于方波,因此对单极性脉冲的实用性越好.     

挖掘机虚拟载荷下换向阀开启过程的液动力分析

为了提高换向阀开启过程的换向性能,以降低该过程的液动力为目标,提出液压挖掘机虚拟载荷下开启过程的阀芯结构形态设计方法:以液压挖掘机整机动态性能试验数据为基础,将其作业的周期性、随机性载荷特征抽象为具有统计特性的虚拟载荷;再以虚拟载荷为边界条件,以降低开启过程阀芯所受液动力为评价标准,分析不同阀芯结构形态的流固耦合动力学响应,探讨换向阀阀芯结构优化设计方法.结果表明,合理等效阀口面积的U型槽结构可有效降低不同虚拟载荷下的阀芯液动力.     

基于概率密度演化的风机基础疲劳可靠度计算

风机底部基础在风荷载作用下会产生疲劳破坏.为了研究风荷载作用下风机的疲劳可靠性,将随机脉动风荷载进行正交展开,用数论选点法和概率密度演化方法将展开的风荷载模型用于风机塔身的疲劳可靠度计算.采用推力系数法计算风荷载作用下风机基础较危险部位的应力时程,然后用雨流计数法统计该点的疲劳损伤,将其代入概率密度演化方程并通过差分计算可求得疲劳损伤的概率密度函数.通过累计疲劳损伤小于1的概率可求得危险部位的疲劳可靠度,也就是整个基础的疲劳可靠度.以一3 MW风机作为算例验证了本文方法的有效性,应用概率密度演化方法,可以精确地给出基础在风荷载作用下的疲劳可靠度,本文成果对于近似工况的风机基础疲劳可靠度的计算具有借鉴意义.