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“雨流计数法”简介——安维士

北极星电力网新闻中心  来源:南京安维士  作者:陈荣梅 高级工程师  2019/1/8 10:58:07  我要投稿  
所属频道: 风力发电   关键词: 南京安维士 风电设备 风力发电

北极星风力发电网讯:机械的疲劳失效是机械失效的主要失效方式,因此对机械失效的主要研究是机械疲劳失效。

目前,机械疲劳失效的研究有两个方面:

一方面、根据求出的载荷谱来确定加载程序在试验室或者试验台上对机械进行疲劳试验,得出机械(材料)在该工况下的实际寿命;

另一方面、根据机械(材料)的特性与载荷谱并且用Miner准则来估计机械的疲劳寿命。无论是做疲劳试验还是估计疲劳寿命,载荷谱的统计都是问题的关键。

利用实时测量系统进行雨流法测试,可对铁路钢轨、桥梁、机车、飞机、坦克、汽车和水下航行器等进行现场实时动态测量,获得大量载荷数据,运用雨流计数法等随机数据处理方法获得统计数据,从而可依此编制疲劳载荷谱,确定材料疲劳损伤的程度,计算疲劳寿命。

进行疲劳设计、安全评价等运用这种测试方法,可立即得到测试结果,这将减轻测试人员的劳动强度,缩短测试周期,降低测试费用,解决了复杂构件的试验问题。

雨流计数法又可称为“塔顶法”,是由英国的Matsuiski和Endo两位工程师提出的,距今已有50多年。请参看图1, 把应变-时间历程数据记录转过90°,时间坐标轴竖直向下,数据记录犹如一系列屋面,雨水顺着屋面往下流,故称为雨流计数法。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,并构成了一个循环。

4,根据雨滴流动的起点和终点,画出各个循环,然后将所有循环逐一取出来,并记录其峰值。

5,每一雨流的水平长度可以作为该循环的幅值。

雨流计数法的主要功能是把经过峰谷值检测和无效幅值去除后的实测载荷历程数据以离散载荷循环的形式表示出来。

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图 1 雨流计数法计数原理图

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2′点,然后流到4点,最后停于比1点更负的峰值5的对应处,得到一个半循环1-2-4。

第二个雨流从峰值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,得到半循环2-3。

第三个雨流从3点开始,因为遇到由2点滴下的雨流,所以停止于2′点,得到半循环3-2ˊ。这样,2-3和3-2ˊ就形成了一个完全的循环2-3-2′。

第四个雨流从4点开始,流经5点,竖直下滴到6和7之间的5′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,这样就得到半循环4-5-7。

第五个雨流从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,得到半循环5-6。

第六个雨流从6点开始,因为遇到由5点滴下的雨滴,所以流到5′点终止。所以,半循环5-6与6-5′就形成一个完全的循环5-6-5′。

第七个雨流从7点开始,经过8点,下落到9-10线上的8′点,停到最后的峰值10点,得到半循环7-8-10。

第八个雨流从8点开始,流至9点下降到10点的对面停止,因为10点比8点具有更正的最大值,得到半循环8-9。

最后一个雨流从9点开始,因为遇到由8点下滴的雨流,所以终止于8′点,得到半循环9-8′。所以,两个半循环8-9和9-8′就形成了一个完全的循环8-9-8′。

这样,图1所示的应变—时间记录包括三个完全循环2-3-2′,5-6-5′,8-9-8′和三个半循环1-2-4,4-5-7,7-8-10。

雨流法的要点是载荷-时间历程的每一部分都参与计数,且只计数一次,一个大的幅值所引起的损伤不受截断它的小循环的影响,截出的小循环迭加到较大的循环和半循环上去。因此可以据累计损伤理论,将等幅试验得到的S-N曲线和雨流法的处理结果输入电子计算机,进行构件的疲劳寿命估算便能得出较满意的结果。

作者:陈荣梅 高级工程师

南京安维士传动技术股份有限公司


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