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根据LabVIEW的振荡疲惫剖析

1.疲劳分析对材料和部件进行疲劳分析及预测寿命有几种可能的方法,包括应力-寿命、应变-寿命、裂纹扩展和点焊接头等方法。而应力-寿命方…

1. 疲惫剖析

对资料和部件进行疲惫剖析及猜测寿数有几种或许的办法,包含应力-寿数、应变-寿数、裂纹扩展和点焊接头号办法。而应力-寿数办法是最为卓有成效的技能,该办法在规划中被广泛应用。下图显现了依据应力-寿数模型的疲惫剖析进程。

图1:应力寿数疲惫剖析进程

疲惫剖析需求进行试验丈量,以取得部件或结构的部分载荷。固定在部件或结构上的应变片显现了他们在运转期间接受的载荷,经过应变丈量取得结构部分应力随时刻的改变信号。

载荷谱描绘了部件运转寿数期间所饱尝载荷的核算散布,它能够用应力规模直方图来表明。载荷谱能够用一系列与疲惫损害相关的简略恒幅载荷循环来表明部件或结构的杂乱载荷进程。

经过将结构试验的实践丈量数据与其资料样品试验室中取得的疲惫数据进行比较,能够预算出该结构的损害程度。疲惫剖析一般运用资料S-N曲线,其也被称为Wohler曲线,来描绘资料的疲惫特性,其间S表明循环应力,N表明结构失效的循环次数。

运用资料的疲惫特性,能够对接受特定环境载荷的资料或部件进行总损害的预算。您也能够运用该疲惫特性预算出的资料或部件寿数,及验证其是否契合规划要求。

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2. 应力丈量

当进行疲惫剖析时,运用应变片来丈量资料或部件上的应力。欲了解更多有关运用应变片的信息,请参阅NI 开发者论坛上的应变片丈量应变教程。

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3. 载荷谱

有两种核算资料或部件载荷谱的办法:时域和频域。

雨流循环计数是一种时域办法, 它将不规则的载荷转化为应力规模直方图(载荷谱)。欲了解更多有关雨流循环计数的信息,请参阅ASTM E–1049疲惫剖析中循环计数的核算规范。下图显现了雨流循环计数矩阵图,其表明了对资料或部件运用雨流循环计数办法所得到的载荷谱。

图2:雨流循环计数矩阵图

频域的办法也能够用于核算载荷谱。功率谱密度(PSD)是用于表明操作载荷的最常用办法。依据PSD,经过疲惫核算模型,您能够得到应力规模概率密度函数(PDF)。咱们能够将应力规模%&&&&&%转化为应力规模直方图。有两种常见的预算载荷谱的试验办法:窄带(Bendat)办法和宽带(Dirlik)办法。

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4. 依据应力寿数的损害估量

关于高周期循环疲惫,您能够经过名义应力-寿数剖析办法,运用应力循环计数和Palmgren-Miner线性损害累加规律,预算出资料或部件的损害。这种办法有必要假定部件的应力改变小于资料的弹性极限,而且到达失效的载荷循环次数非常大。

依据应力-寿数的损害估量包含以下进程:

图3: 依据应力寿数的损害估量进程

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5. 资料S-N 曲线

S-N曲线描绘了资料疲惫特性。该曲线表明资料疲惫损害之前,在给定的应力水平下,该资料能够饱尝的循环载荷次数。下图显现了典型的资料S-N曲线。

图4:典型的资料S-N曲线

您也能够经过在试验室里对资料试件的进行交变的曲折测验,取得资料的S-N曲线。假如没有试验取得的S-N数据,您能够运用资料的极限抗拉强度和其加工处理工艺来预算部件的S-N特性。经过给定资料的极限抗拉强度,就能够近似估量S-N曲线。并经过考虑其他要素,如负载类型、外表加工、资料尺度和S-N曲线置信度等,您能够进一步优化S-N曲线的核算。

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6. Palmgren-Miner原则

S-N曲线界说了在给定恒幅应力下资料的寿数(失效的循环次数)。实践上,部件的运用寿数估量需求考虑由载荷谱表明的不规则载荷导致的全体疲惫失效。Palmgren-Miner原则是一种运用资料S-N曲线对不规则和重复载荷进行线性累积损害估量的办法。

依据Palmgren-Miner原则,构件的总损害D是载荷谱上的任一应力水平Si发生损害的线性总和。总损害能够表明为

其间Ni表明资料S-N曲线上应力水平Si所对应的失效应力循环数,ni表明载荷谱上应力起伏Si所对应的应力循环数。

您能够运用损害散布图表明载荷谱上任何应力水平Si的所对应的损害散布,如下图所示。

图5:损害散布图

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7. 剖析VIs

LabVIEW振荡疲惫剖析包含一系列依据应力-寿数办法办法进行疲惫剖析的VIs。剖析函数包含峰谷检测、雨流循环计数、雨流直方图矩阵、载荷谱估量、S-N曲线生成和依据应力-寿数的损害估量。

这些VIs 能够用于依据应力-寿数办法进行疲惫剖析的每一个进程,如下图所示。

图6:用于疲惫剖析进程的VIs

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