第七講 損傷理論荷載譜處理

PAGEPAGE8第七講疲勞積累損傷理論上節(jié)概述疲勞數(shù)據(jù)處理，威布爾分布，與正態(tài)分布的比較威布爾分布坐標(biāo)紙回歸方程，最小二乘法相關(guān)系數(shù)，起碼值疲勞積累損傷理論是構(gòu)件在變幅疲勞荷載作用下疲勞損傷的積累規(guī)則和疲勞破壞的準(zhǔn)則。疲勞積累損傷理論回答下述三個(gè)問題1）一個(gè)荷載循環(huán)對(duì)材料或結(jié)構(gòu)造成的損傷是多少？2）多個(gè)荷載循環(huán)時(shí)，損傷是如何積累的？3）失效時(shí)的臨界損傷是多少？1．線性疲勞積累損傷理論線性疲勞積累損傷理論假設(shè)在循環(huán)荷載作用下，疲勞損傷是可以線性累加，各應(yīng)力之間相互獨(dú)立，當(dāng)累加損傷到某一數(shù)值構(gòu)件發(fā)生疲勞破壞。Palmgren－Miner（P－M）線性疲勞積累損傷準(zhǔn)則若構(gòu)件在某恒幅應(yīng)力水平S作用下的疲勞壽命為N，則經(jīng)受n次循環(huán)時(shí)的損傷為：N1N2N1N2S1S3SmaxNS2N3磚構(gòu)件在應(yīng)力水狗平椒S硬i男作狼用下經(jīng)美受英n拍i答次循環(huán)的損傷窮為澆D脹i部=n油i砍/答N幕i著，騰在留k它個(gè)應(yīng)力泰水平作用下的云總損傷為：劈畜破壞準(zhǔn)則：曲Mine練r雹疲勞積累損傷隆理論沒有考慮淹荷載作用的先被后次序。姜材始料鵲“阻鍛練效棟應(yīng)窗”匯（乞traini瑞ngeff千ec軟t號(hào)）哲一般，高－低恥加載順序臨界因積累損傷種值情D孝CR綠小影于赤1毫，低－高加載著順序臨界積累芝損傷辯值梳D蛛CR并大尊于胸1暈。她變幅拉－壓疲浪勞壽命敬疲勞加載形式及序號(hào)計(jì)n朗1抹n喂2爸兩級(jí)想高－低爐1馳641擱16520制0.729敞0.511扎2劑641治2260背0.272勺3乒641須10319香0.531掏低－高倦1稅6242憶3222趙1.205某1.994跡2吐6242擦2821拘1.080藥3富6242勺11208跡3.697德對(duì)于隨機(jī)荷載俘，酬按娛Mine號(hào)r污理論計(jì)算破壞盞時(shí)的臨界損傷鳴值鎖D乞CR域接近突于費(fèi)1黎。咬Manso劃n尸雙線性模型雅Manso生n方在修厭正叔Mine柏r際準(zhǔn)則時(shí)提出的腥兩級(jí)疲勞加載書時(shí)的疲勞壽命慧預(yù)測(cè)公式轉(zhuǎn)國(guó)握η悶：與疲勞加載脖順序相關(guān)的參紗數(shù)漠當(dāng)疲勞加載從搭高到低狠時(shí)漿0<襪η尚<痕1亂，反之位η們>穿1濤。即該模型實(shí)俊質(zhì)上是將第一絡(luò)級(jí)應(yīng)力水平下倡的疲勞損傷等腥效為第二級(jí)應(yīng)悲力水平下引起待的損傷。且在沒等幅加載或三歸級(jí)以上疲勞加站載下并不適用抱。泳2婦）非線性疲勞追積累損傷理論國(guó)Carte蛾n均－大Dola己n嗽非線性疲勞積頌累損傷準(zhǔn)則輔Carte影n清－腸Dola旬n年從疲勞破壞過糖程的損傷微觀摸物理模型出發(fā)熔，給出材料經(jīng)拆受壯n們次循環(huán)時(shí)的損狐傷為躺辱蹲m息c染：材料損傷核猴數(shù)目千r裁：損傷發(fā)展速他率，正比于應(yīng)畜力水平嗓c罪、邪d降：材料常數(shù)航則構(gòu)件雨在笑k暗個(gè)應(yīng)力水平作齡用下的總損傷路為肉啟四臨界疲勞損傷露：?jiǎn)蔔嘩1接：作用的荷載侵系列中最大一景級(jí)荷載所對(duì)應(yīng)瘦的疲勞壽命破壞準(zhǔn)則：命疲勞損傷核在嘩后續(xù)加載過程句中不會(huì)消失，扇因循此俘m說i偉=m竿1楊報(bào)育損傷發(fā)展速浪率靈r閑正比于應(yīng)力水汁平器S尺，羊r惕i由倡S身i沾取粘Carte惕n槍－遭Dola測(cè)n巨模型實(shí)質(zhì)上是狗將任意應(yīng)力水糾平楊S飼i揉下循技環(huán)引n彼i原次所引起的材肚料損傷等效為急最大一級(jí)荷終載敵S囑1香作蠻用哨n望ie躺次所引起的損掛傷檔總采Carte瓜n搶－隨Dola富n片基于疲勞實(shí)驗(yàn)防數(shù)據(jù)建議浩言麻怒4.罩8固常高強(qiáng)度鋼品起d江=錄障脈解5.榨8球原其它演疲勞積累損傷忘理論的應(yīng)用孕例一，某構(gòu)件膚可用理的蝕S寶－勉N難曲線沙為偵S饒2陪N=2.備5怖10佩10膛，設(shè)計(jì)壽命期嘆間的荷載譜如摸下表，試估計(jì)鬧構(gòu)件不發(fā)生疲從勞破壞可承受辟的最大應(yīng)力水依平婚設(shè)計(jì)荷溉載管P共i飯循環(huán)雜數(shù)慧n就i淺(10印6叛)叨N奸i塌(10泰6洪)三P得0.05說0.625繼0.8P叢0.1兔0.976搏0.6P干0.5固1.736霧0.4P感5.0做3.306旱解：設(shè)選定構(gòu)飽件后的最大應(yīng)搶力遵為煤S量1步，各級(jí)應(yīng)力分濱別提為點(diǎn)S太2鎮(zhèn)=0.8涌S界1袋、這S映3視=0.6匠S萌1菌、租S予4伏=0.4勤S頃1壟，相應(yīng)破壞壽征命淹備叢，受，脾滿冠按聾Mine結(jié)r籍準(zhǔn)則估算五械掠賢搏陰捕乎解出氣：亂S=15每1.17MP船a蜜腹帶孩所選構(gòu)件的最?yuàn)A大應(yīng)力應(yīng)不超址過倚151.17撫MP骨a相。恒例二，某構(gòu)件度的赤S寶－挺N林曲線學(xué)為鎮(zhèn)S酸2您N=2.查5壺10能10淹，如實(shí)測(cè)一年柴內(nèi)所承受的典驅(qū)型應(yīng)力譜如下侍表，試估計(jì)其諒壽命。攏S鋸i詳(MPa)骨n肚i膽(10森6前)生N瀉i逢(10別6留)葵n效i繡N藍(lán)i截150籌0.01扇1.111趟0.009煌120抵0.05廊1.736窮0.029范90弦0.10商3.086布0.033游60育0.35涌6.944杠0.050這解：將典型應(yīng)測(cè)力譜作為一個(gè)嫌循環(huán)塊，則各癥年構(gòu)件所承受潔的循環(huán)荷載是幣該典型應(yīng)力譜猾的重復(fù)，設(shè)構(gòu)地件壽命為膜λ剖年，則總損傷蒙氧迫懶易密按涂Mine吵r山準(zhǔn)則估算餃芒則仇意冷解出：騙λ座=8.2磚7獲年籍疲勞積累損傷觀理論解決的兩提類問題牌1躺）已知設(shè)計(jì)壽鵝命期間的荷載義譜，確定應(yīng)力倦水平惰2靠）已知典型周董期內(nèi)的應(yīng)力譜抬，估算使用壽強(qiáng)命緞3訴．疲勞荷載譜尖處理勸作用在結(jié)構(gòu)上專的荷載按結(jié)構(gòu)狐的反應(yīng)可分為富靜力荷載和動(dòng)駝力荷載。動(dòng)力叫荷載包括偶然真荷載和大部分維可變荷載，如崖風(fēng)載、波浪荷截載、吊車荷載蒙等。綠疲勞荷載按幅鏡值和頻率可分卸為等幅、變幅殃和隨機(jī)荷載。殲問題：如何將秤隨機(jī)荷載譜等帥效轉(zhuǎn)換為變幅堪或恒幅荷載譜禍，以便利用以斃前的方法處理座問題。涂循環(huán)計(jì)數(shù)法：急將不規(guī)則的、漂隨機(jī)的荷載－菌時(shí)間歷程轉(zhuǎn)化垮為一系列循環(huán)攀的方法。雨流計(jì)數(shù)法型適用于以典型繡荷載譜段為基殺礎(chǔ)的重復(fù)歷程鴨。雁雨流計(jì)數(shù)法方似法如下孝1欣）由隨機(jī)荷載田譜中選取適合凱計(jì)數(shù)的、最大此峰或谷處起止蠶的典型段，如齡圖披1貸－滲1翼’蘇段（最大峰起伏止）揭或堆2鹽－序2關(guān)’稈段（最大谷起燥止）。St典型段11St典型段11’22’遲2艙）將譜曲線旋妻轉(zhuǎn)殼90連0葵放置并將荷載捆歷程看作多層羞屋頂，假想有術(shù)雨滴沿最大峰龜或谷處開始往酷下流。如無屋健頂阻擋則雨滴醫(yī)反向。42-42-2-4tS42-2-4tS42-2-4tS青3茫）記下雨滴流變過的最大峰、瞧谷值，作為一輔個(gè)循環(huán)。永圖示第一次雨僚流，循環(huán)荷載運(yùn)變程聚Δ荒S乖＝眉5撞-隊(duì)(頓-鋪4)=柿9四，平均荷旅載犧S那m菊=[5+寸(川-榮4)]納/田2=0.關(guān)5籌4頌）從荷載歷程異中刪除流過的鞏部分，對(duì)剩余閱歷程段重復(fù)以山上雨流記數(shù)，磁直至無剩余歷糠程為止。著上述雨流法結(jié)危果如下表基循環(huán)沾1雙2搖3惜4慚5檔Δ心S梨9南4慚7代3夾2兩S夏m梨0.5批1抗0.5鞠-揮0.5援-婦1棋荷載譜如是應(yīng)營(yíng)力，則雨流記疑數(shù)法得到應(yīng)力中變程遣Δ蓮S慕和平均應(yīng)積力棉S墻m初，因此雨流記濾數(shù)法是二參數(shù)勿記數(shù)。嶼與其它記數(shù)法具相比，雨流記珠數(shù)法的記數(shù)結(jié)寄果均為全循環(huán)視。舉4翠．不同荷載間傾的轉(zhuǎn)換呼記數(shù)后的多級(jí)干荷載可按需要洽進(jìn)一步簡(jiǎn)化為拖有限的荷載