基于SN曲线的随机应力载荷谱分级方法、系统和存储介质技术方案

本发明专利技术公开了一种基于SN曲线的随机应力载荷谱分级方法，包括：对时间历程的随机应力载荷谱进行计数统计，得到均值和幅值的二维应力谱；选择材料极限强度执行修正，将所述二维应力谱等效为指定均值的一维应力谱；根据等效的指定均值的一维应力谱中的最大应力幅值、材料SN曲线得到第一级的疲劳寿命，确定其它各级对应的疲劳寿命；根据所述疲劳寿命和SN曲线反推出应力幅值，获得每一级的应力幅值；将一维应力谱中的应力幅值及频次划分到对应的不同级中,统计每一级应力幅值的频次，完成随机应力载荷谱的分级。本发明专利技术还公开了一种用于各类车辆底盘载荷计算中使用的基于SN曲线的随机应力载荷谱分级系统和一种计算机可读存储介质。质。质。

【技术实现步骤摘要】
基于SN曲线的随机应力载荷谱分级方法、系统和存储介质


[0001]本专利技术涉及交通运输领域，特别涉及一种用于各类车辆底盘载荷计算中使用的基于SN曲线的随机应力载荷谱分级方法；以及，一种用于各类车辆底盘载荷计算中使用的基于SN曲线的随机应力载荷谱分级系统，一种用于执行所述基于SN曲线的随机应力载荷谱分级方法中各步骤的计算机可读存储介质。

技术介绍

[0002]SN曲线是以材料标准试件疲劳强度为纵坐标，以疲劳寿命的对数值lg N为横坐标，表示一定循环特征下标准试件的疲劳强度与疲劳寿命之间关系的曲线，也称应力－寿命曲线。
[0003]在程序加载试验中，需要将随机载荷频谱用程序载荷谱来模拟，一般可以编制4～16级的程序载荷谱，这要根据载荷谱水平和级数对疲劳寿命的影响大小而定。一般来说，试验寿命与随机载荷谱的误差，4级载荷谱要比8级载荷谱大，而超过8级的载荷谱则和8级载荷谱极为相近，一般用8级程序载荷谱。8级程序载荷谱中各级载荷大小的划分一般有等间隔法和幅值比(某级载荷值与最大载荷值之比)系数法，常按Conover幅值比系数1.0、0.95、0.85、0.725、0.575、0.425、0.275、0.125分级。
[0004]现有技术用8级程序载荷谱来模拟随机载荷谱，比值系数采用固定值，该比值系数与随机载荷谱的特性无关。对于一些特殊的随机载荷谱，会产生较大的误差。疲劳寿命对数值大的幅值比较敏感，对数值大的幅值分较多的级数能够减小疲劳计算的误差。而现有技术中的幅值比值系数固定，不能够在数值大的幅值范围分更多的级数，且不能控制由分级引起的疲劳寿命误差的大小。现有技术的解决方案是：同时考虑载荷和频次的影响，对两载荷级间的频次进行分配，改善了用区域面积近似相等方法使损伤效应比原载荷谱小的情况，和用两载荷级间频次上下两级平分使损伤效应比原工作载荷谱大的情况。对两级间的载荷频次进行合理分配，计算过程较复杂。采用等间隔法将传统8级谱的强化载荷再次分级形成10级谱，反映了低载荷的强化效应。仍然无法控制由分级方法引起疲劳寿命计算误差的范围。

技术实现思路

[0005]在
技术实现思路
部分中引入了一系列简化形式的概念,该简化形式的概念均为本领域现有技术简化，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本专利技术的
技术实现思路
部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
[0006]本专利技术要解决的技术问题是提供一种基于材料的SN曲线，程序载荷谱幅值系数能随随机应力载荷谱变化，能控制分级疲劳寿命计算误差并能根据分级疲劳寿命计算误差要求获得随机应力载荷谱分级方案的随机应力载荷谱分级方法。
[0007]相应的，本专利技术还提供了一种用于执行所述基于SN曲线的随机应力载荷谱分级方
法中各步骤的计算机可读存储介质；
[0008]以及，一种基于材料的SN曲线，程序载荷谱幅值系数能随随机应力载荷谱变化，能控制分级疲劳寿命计算误差并能根据分级疲劳寿命计算误差要求获得随机应力载荷谱分级方案的随机应力载荷谱分级系统。
[0009]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种基于SN曲线的随机应力载荷谱分级方法，包括以下步骤：
[0010]S1，对时间历程的随机应力载荷谱进行计数统计，得到均值和幅值的二维应力谱；
[0011]S2，选择材料极限强度执行修正，将所述二维应力谱等效为指定均值的一维应力谱；
[0012]S3，根据等效的指定均值的一维应力谱中的最大应力幅值(即第一级的应力幅值)、材料SN曲线(工程上可根据材料极限强度估算)得到第一级的疲劳寿命，然后根据疲劳寿命误差控制因子确定其它各级对应的疲劳寿命；
[0013]S4，根据所述疲劳寿命和SN曲线反推出应力幅值，获得每一级的应力幅值；
[0014]S5，将一维应力谱中的应力幅值及频次划分到对应的不同级中,统计每一级应力幅值的频次，完成随机应力载荷谱的分级。
[0015]可选择的，进一步改进所述基于SN曲线的随机应力载荷谱分级方法，步骤S1中，所述计数统计雨流计数统计。雨流计数法的主要功能是把实测载荷历程简化为若干个载荷循环，供疲劳寿命估算和编制疲劳试验载荷谱使用。它以双参数法为基础，考虑了动强度(幅值)和静强度(均值)两个变量，符合疲劳载荷本身固有的特性。
[0016]可选择的，进一步改进所述基于SN曲线的随机应力载荷谱分级方法，步骤S2中，采用Goodman公式修正，所述指定均值为0。Goodman公式，即古德曼曲线(Goodman diagram)指受交变应力的零件，在等寿命(等破环循环次数)的条件下，其平均应力与最大应力和最小应力的关系曲线。
[0017]等效公式如下述公式(2)；
[0018]S
a0
＝S
a
/(1
‑
S
m
/S
UTS
)
ꢀꢀ
公式(2)；
[0019]S
a
为应力幅值，MPa；S
a0
为等效0均值应力，MPa；S
m
应力均值，MPa；S
UTS
材料极限强度，MPa。
[0020]可选择的，进一步改进所述基于SN曲线的随机应力载荷谱分级方法，实施步骤S3时，采用以下公式(1)确定每一级对应的疲劳寿命；
[0021]N
i
＝N
i
‑1*(1+p％)＝N1*(1+p％)
(i
‑
1)
ꢀꢀ
公式(1)；
[0022]示例性的说明，取第1级的应力幅值σ1＝σ
max
，根据SN曲线，N1为第一级对应的疲劳寿命，N
i
为第i级对应的疲劳寿命,p％为各级疲劳寿命误差控制因子，i为级序号，依据上述公式(1)和SN曲线，由N
i
可反推出σ
i
。
[0023]可选择的，进一步改进所述基于SN曲线的随机应力载荷谱分级方法，所选材料的抗拉强度S
UTS
满足：σ
max
≤S
UTS
，σ
max
为一维应力谱的最大应力幅值。
[0024]即，等效0均值的最大应力幅值σ
max
，应满足σ
max
≤S
UTS
，调整S
UTS
，重新进行等效0均值转换，直至满足
[0025]可选择的，进一步改进所述基于SN曲线的随机应力载荷谱分级方法，所述各级疲劳寿命误差控制因子范围为0％～1000％。
[0026]可选择的，进一步改进所述基于SN曲线的随机应力载荷谱分级方法，所述反推出应力幅值相邻两级σ
i
、σ
i+1
数值之间，将其出现的频次归为第i级或第i+1级。
[0027]示例性的，应力幅值数值在相邻两级σ本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于SN曲线的随机应力载荷谱分级方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，对时间历程的随机应力载荷谱进行计数统计，得到均值和幅值的二维应力谱；S2，选择材料极限强度执行修正，将所述二维应力谱等效为指定均值的一维应力谱；S3，根据等效的指定均值的一维应力谱中的最大应力幅值、材料SN曲线得到第一级的疲劳寿命，然后根据疲劳寿命误差控制因子确定其它各级对应的疲劳寿命；S4，根据所述疲劳寿命和SN曲线反推出应力幅值，获得每一级的应力幅值；S5，将一维应力谱中的应力幅值及频次划分到对应的不同级中,统计每一级应力幅值的频次，完成随机应力载荷谱的分级。2.如权利要求1所述基于SN曲线的随机应力载荷谱分级方法，其特征在于：步骤S1中，所述计数统计雨流计数统计。3.如权利要求1所述基于SN曲线的随机应力载荷谱分级方法，其特征在于：步骤S2中，采用Goodman公式修正，所述指定均值为0。4.如权利要求1所述基于SN曲线的随机应力载荷谱分级方法，其特征在于：实施步骤S3时，采用以下公式(1)确定每一级对应的疲劳寿命；N
i
＝N
i
‑1*(1+p％)＝N1*(1+p％)
(i
‑
1)
ꢀꢀ
公式(1)；N1为第一级对应的疲劳寿命，N
i
为第i级对应的疲劳寿命,p％为各级疲劳寿命误差控制因子，i为级序号。5.如权利要求1所述基于SN曲线的随机应力载荷谱分级方法，其特征在于：所选材料的抗拉强度S
UTS
满足：σ
max
≤S
UTS
，σ
max
为一维应力谱的最大应力幅值。6.如权利要求1所述基于SN曲线的随机应力载荷谱分级方法，其特征在于：所述各级疲劳寿命误差控制因子范围为0％～1000％。7.如权利要求1所述基于SN曲线的随机应力载荷谱分级方法，其特征在于：所述反推出应力幅值相邻两级σ
i
、σ
i+1
数值之间，将其出现的频次归为第i级或第i+1级。8.如权利要求1所述基于SN曲线的随机应力载荷谱分级方法，其特征在于：所述SN曲线是采用幂函数、指数函数或三参数幂函数的表达式，或试验测得的离散点。9.如权利要求1所述基于SN曲线的随机应力载荷谱分级方法，其特征在于：所述各级疲劳寿命误差控制因子相等；或，所述各级疲劳寿命误差控制因子不相等。10.一种用于执行权利要求1
‑
8任意一项所述基于S...

【专利技术属性】
技术研发人员：王有智，程拼拼，孙秀兵，傅晶焱，
申请(专利权)人：上海合科科技有限公司，
类型：发明
国别省市：