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第三章疲劳载荷谱的统计处理3.1 疲劳载荷谱的统计处理理论基础3.1.1 数字化滤波频率分析的典型参量是功率谱密度（PSD），如像确定频率为4Hz对应的幅值的均方根值，只需要求取功率谱密度下对应的3.5-4Hz之间的面积。
3.1.2 雨流计数法循环计数法：将不规则的随机载荷-时间历程，转化为一系列循环的方法。
3.2 数据的导入与显示（1）新建：File>New（2）导入：Tools>Fatigue Utilities>File Conversion Utilities>Covert ASCII.dac to Binary...>Single Channel（设置，注意Header Lines to skip要跳过的行数）>exit（3）查看：Tools>Fatigue Utilities>Graphic Display>Quick Look Display1）放大：View>Window X，输入X的最值2）读取：①左击任何位置，状态栏显示②数据轨迹：Display>Track3）显示数据点：Display>Join Points；显示实线图：Display>Join4）网格和可选坐标轴：Axes>Axes Type/Grid5）显示某段时间信号的统计信息：Display>Wstats，放大3.3 数字滤波去除电压干扰信号（1）载荷时间历程的PSD分析1）File>New2）Tools>Fatigue Utilities>Advanced Load Utilities>Auto Spectral density（2）信号的滤波1）Tools>Fatigue Utilites>Advanced Load Utilities>Fast Fourier Filtering2）比较滤波前后结果：Tools>Fatigue Utilities>Graphic Display>Multi-file Display（3）滤波稳定性检查：比较前后PSD，多文件叠加显示第四章应力疲劳分析4.2 载荷谱块的创建与疲劳寿命计算（1）创建载荷谱块：Tools>Fatigur Utility>Load Management>Add an Entry>Block program （2）疲劳分析：Tools>Fatigue Utilities>Advanced fatigue utilities>选方法4.3 零部件疲劳分析（1）导入有限元模型及应力结果：工具栏Import>Action、Object、Method，查看Results （2）疲劳分析1）设置疲劳分析方法：工具栏Analysis，设置2）设置疲劳载荷①创建载荷时间历程文件Loading info>Time History Manager②将有限元分析工况与时间载荷关联：Loading Info>Load case空白>Get/Filte result...3）设置材料的疲劳特性：Material info>Materials Database Manager>create...4）求解：Solution Params5）疲劳分析：Job Control6）查看寿命结果云图：Import Fatigue Result...>Action:Read results>工具栏Results查看7）寿命列表显示：Import Fatigue Result...>Action:List Results...>most damaged nodes （3）优化设计：Import Fatigue Results...>Action:Optimize....1）参数优化：Parameter optimization>Scaling factor>Recalculate2）材料优化：Material Optimization...>Recalculate3）灵敏度分析：Sensitivity analysis>Scaling factor比例因子....4）灵敏度分析结果：results Display>Sensitivity plot第五章应变疲劳分析5.2 考虑残余应力的应变疲劳分析（1）导入有限元模型和应力分析结果（2）先不考虑残余应力的疲劳分析（3）考虑残余应力的疲劳分析1）设置疲劳分析方法：保留Material Info和Solution Params...的设置2）定义残余应力：Loading Info..>Static Load Case:2，单击enter。
载荷谱数据处理方法载荷谱是指一段时间内物体所承受的力、压力、振动或其他形式的载荷的统计特性。
在工程领域中，载荷谱数据处理是一项重要的任务，它有助于评估和预测材料的耐久性、结构的可靠性以及设备的寿命。
本文将介绍一些常见的载荷谱数据处理方法。
首先，载荷谱数据的收集是处理的第一步。
可以通过传感器或仪器来采集实际工况中的载荷数据。
采集到的数据可以是时间域数据，即载荷随时间变化的曲线；也可以是频域数据，即载荷在不同频率上的分布。
在处理时间域数据时，最常用的方法是统计分析。
主要包括平均值、方差、标准差、峰值等统计量的计算。
通过对载荷谱数据进行统计分析，可以获得载荷的统计特性，例如均值和标准差可以反映载荷的平均水平和波动程度。
另一个重要的处理方法是周期性分析。
周期性分析主要通过傅里叶变换将时间域数据转换为频域数据。
频域数据可以提供载荷在不同频率上的成分和能量分布情况。
常用的周期性分析方法包括傅里叶变换、功率谱密度函数和自相关函数等。
对于频域数据，常用的处理方法有滤波和降阶。
由于实际工况中的载荷往往包含大量的噪声和杂波，因此需要对频域数据进行滤波处理，以提取感兴趣的载荷成分。
常用的滤波方法包括高通滤波、低通滤波和带通滤波等。
另一个常见的处理方法是降阶。
降阶是指通过分析载荷谱数据，将其表示为少量的载荷模态或载荷历程。
通过降阶处理，可以减少数据的维度，简化数据分析的计算量，并提取载荷谱中的主要特征。
此外，还可以将载荷谱数据进行模式识别和分类。
模式识别是指通过对载荷谱数据进行特征提取和分类，将不同类型的载荷进行识别和区分。
常用的模式识别方法包括主成分分析、聚类分析和支持向量机等。
最后，载荷谱数据的可视化也是一种常用的处理方法。
通过将载荷谱数据绘制成图表，可以直观地展示载荷的变化规律和分布特征。
常用的可视化方法包括时间域波形图、频域功率谱图、雨流计数图等。
综上所述，载荷谱数据处理是评估和预测材料、结构和设备性能的关键环节。
[1]. 李振兴, 5T悬挂吊车作用下焊接球网架结构的理论疲劳栽荷谱编制. 2014,太原理工大学.疲劳寿命计是结构承载过程中理想的疲劳状态监测元件,其电阻产生的不可逆变化反映了结构的疲劳加载历程。
首先比较分析了普通应变片和疲劳寿命计在实际应用中的优劣,然后在采用恒幅加载实验研究其基本测试性能的基础上,通过多级加载实验进一步证实了疲劳寿命计电阻响应规律的正确性,由此研究分析了桥梁等大型结构在实际的瑞利分布载荷作用下的疲劳加载历程,并对其使用寿命和剩余寿命进行预测。
[1]. 罗艳利, 胡明敏, and 方义庆, 基于疲劳寿命计的桥梁载荷谱识别研究. 理化检验(物理分册), 2005(08): p. 387-390.疲劳寿命计是结构承载过程中理想的疲劳状态监测元件,其电阻产生的不可逆变化反映了结构的疲劳加载历程。
首先比较分析了普通应变片和疲劳寿命计在实际应用中的优劣,然后在采用恒幅加载实验研究其基本测试性能的基础上,通过多级加载实验进一步证实了疲劳寿命计电阻响应规律的正确性,由此研究分析了桥梁等大型结构在实际的瑞利分布载荷作用下的疲劳加载历程,并对其使用寿命和剩余寿命进行预测。
[1]. 罗艳利, 胡明敏, and 方义庆, 基于疲劳寿命计的桥梁载荷谱识别研究. 理化检验(物理分册), 2005(08): p. 387-390.疲劳寿命计是结构承载过程中理想的疲劳状态监测元件,其电阻产生的不可逆变化反映了结构的疲劳加载历程。
首先比较分析了普通应变片和疲劳寿命计在实际应用中的优劣,然后在采用恒幅加载实验研究其基本测试性能的基础上,通过多级加载实验进一步证实了疲劳寿命计电阻响应规律的正确性,由此研究分析了桥梁等大型结构在实际的瑞利分布载荷作用下的疲劳加载历程,并对其使用寿命和剩余寿命进行预测。
[1]. 孙乐and 胡明敏, 基于数字疲劳传感器的桥梁载荷谱研究. 江苏航空, 2008(S1): p. 91-93.数字疲劳传感器是一种电阻响应传感器,其核心元件疲劳计是由特殊退火处理康铜材料制成的,具有不逆电阻疲劳载荷响应的特性,在交变载荷作用下该传感器产生不可逆电阻改变,而且电阻的变化可以反映结构疲劳加载历程,是一种理想的结构状态监测装置。
载荷谱数据处理方法
载荷谱数据处理是机械设计中重要的一环，其处理方法主要包括以下几个方面：
1. 数据分析：对于原始的载荷谱数据进行可视化分析，了解载荷的大小、频率和持续时间等信息。
2. 数据去噪：由于实际测量时存在噪声干扰，需要进行去噪处理，以提高数据的准确性。
3. 数据降维：对于多维载荷谱数据，需要进行降维处理，以简化数据的处理和分析过程。
4. 数据标定：对于载荷谱数据进行标定，以提高数据的可靠性和准确性。
5. 数据滤波：通过对载荷谱数据进行滤波处理，可以去除高频和低频成分，得到合适的载荷信号。
6. 数据拟合：对载荷谱数据进行拟合分析，得到相应的载荷模型，以支持机械设计的计算和优化。
7. 数据分类：根据载荷数据的不同特征进行分类，以提供正确的设计依据。
综上所述，载荷谱数据处理方法主要包括数据分析、数据去噪、数据降维、数据标定、数据滤波、数据拟合和数据分类等方面，
以提高载荷数据的准确性和可靠性，为机械设计提供正确的依据。
载荷谱载荷谱是整机结构或零部件所承受的典型载荷时间历程，经数理统计处理后所得到的表示载荷大小与出现频次之间关系的图形、表格、矩阵和其他概率特征值的统称。
机械结构部件多是在交变载荷作用下服役，因为载荷的变化，结构材料内部的应力应变也在发生变化，从而导致裂纹的产生、扩张，发生断裂，这个过程就是疲劳失效，大多数机械部件的失效都是疲劳失效。
载荷谱的研究对疲劳失效有很大作用。
载荷谱是进行可靠性设计的依据，是零部件结构定寿、延寿和动力学仿真、有限元分析等计算机辅助设计的先决条件，也是作为结构疲劳试验、强化试验、加速寿命试验和可靠性试验的基础。
一般机械产品，其载荷谱的编制流程如下：(1) 载荷样本数据的获取载荷数据一般通过产品现场工作时实测的途径来获取。
(2) 平稳性检验通过实测方法获得的载荷数据往往是一种随机过程，而在随机过程分析中，一组数据是否为平稳和历态的，对其进行统计处理所采用的方法是不相同的，因此需对试验获得的载荷数据进行平稳性分析。
(3) 无效幅值的去除测试获得的载荷数据中有许多载荷值小的循环，将不能构成疲劳损伤的小量载荷循环去除即为无效幅值的去除。
通过对无效幅值进行压缩和去除可以缩短试验时间，同时降低试验费用。
(4)载荷循环的统计计数将载荷-时间历程转化为系列载荷循环的过程叫做“计数法”。
在进行疲劳寿命分析时，常常以载荷-时间历程的损伤量为依据，对统计计数结果进行加速编辑。
(5) 总体分布的估计通过雨流计数法对随机载荷进行计数得到的是载荷均值和载荷幅值，之后进行统计处理得到二元（均值和幅值）随机变量的联合分布矩阵，采用二维（幅值和均值）函数进行分布参数的估计。
分布函数获得后，利用假设检验对幅值和均值分布函数进行检验，最后分析二者的相关性，确定最优分布模型。
不同的机械产品，其载荷谱的采集及编制方法均有所不同。
在对汽车零部件疲劳失效研究中，通常采集关键部位（如稳定连接杆、横拉杆等）的应变载荷和加速度信号作为载荷数据。
疲劳载荷及分析理论在实际工程中，经常会遇到受到疲劳载荷作用的结构或材料，比如飞机、桥梁、汽车、机械设备等。
由于长期循环荷载的作用，这些结构或材料可能会出现疲劳破坏，从而对工程的安全性和可靠性造成影响。
因此，研究疲劳载荷及其分析理论对于提高工程结构的设计和可靠性至关重要。
疲劳载荷会导致结构或材料的疲劳破坏，通常表现为裂纹的产生和扩展。
为了预测和评估结构或材料的疲劳寿命，需要进行疲劳载荷及其分析理论的研究。
疲劳寿命是指结构或材料能够承受的循环载荷次数，即在一定的载荷水平下，能够承受的循环载荷次数。
疲劳试验是评估结构或材料疲劳寿命的一种方法。
1.载荷谱分析：载荷谱是指试验或实际应用中实测到的载荷的时程或频谱信息。
根据载荷谱的特性，可以对结构或材料的疲劳寿命进行预测和评估。
载荷谱分析可以通过实验或数值模拟得到。
2.疲劳寿命评估：根据结构或材料受到的载荷谱和材料的疲劳特性，可以对疲劳寿命进行评估。
评估疲劳寿命可以通过疲劳试验和数值模拟的方法得到。
3.疲劳损伤评估：疲劳损伤是指结构或材料在受到疲劳载荷作用下引起的裂纹的产生和扩展。
通过研究疲劳载荷和材料的疲劳特性，可以对结构或材料的疲劳损伤进行评估。
4.疲劳寿命预测：根据结构或材料的受载荷条件和材料的疲劳特性，可以对结构或材料的疲劳寿命进行预测。
疲劳寿命预测可以通过经验公式、计算模型和数值模拟等方法得到。
总之，疲劳载荷及分析理论是研究结构或材料在受到循环载荷作用下的疲劳破坏和失效机制的学科。
通过对疲劳载荷的分析和评估，可以预测和评估结构或材料的疲劳寿命，从而提高工程结构的设计和可靠性。
第3章疲劳载荷及分析理论 (1)3.1 疲劳载荷谱 (1)3.1.1 疲劳载荷谱及其编谱 (1)3.1.2 统计分析方法 (2)3.2 疲劳累积损伤理论 (3)3.2.1 概述 (3)3.2.2 线性累积损伤理论 (4)3.3起重机疲劳计算常用方法 (5)3.3.1 应力比法 (6)3.3.2 应力幅法 (6)3.4 疲劳寿命设计方法 (7)3.4.1无限寿命设计 (7)3.4.2 安全寿命设计 (8)3.4.3 损伤容限设计 (8)3.4.4 概率疲劳设计 (9)3.4 小结 (10)第3章疲劳载荷及分析理论疲劳载荷谱(fatigue load spectrum)是建立疲劳设计方法的基础。
根据研究对象的不同，施加在对象上的疲劳载荷也是不同的，所以在应用时要依据某种统计分析方法和理论进行分析。
3.1 疲劳载荷谱3.1.1 疲劳载荷谱及其编谱载荷分为静载荷和动载荷两大类。
动载荷又分为周期载荷、非周期载荷和冲击载荷。
周期载荷和非周期载荷可统称为疲劳载荷。
在很多情况下，作用在结构或机械上的载荷是随时间变化的，这种加载过程称为载荷—时间历程。
由于随机载荷的不确定性，这种谱无法直接使用，必须对其进行统计处理。
处理后的载荷—时间—历程称为载荷谱。
载荷谱是具有统计特性的图形，它能本质地反映零件的载荷变化情况[]。
为了估算结构的使用寿命和进行疲劳可靠性分析，以及为最后设计阶段所必需的全尺寸结构和零部件疲劳试验，都必须有反映真实工作状态的疲劳载荷谱。
实测的应力—时间历程包含了外加载荷和结构的动态响应的影响，它不仅受结构系统的影响，而且也受应力—时间历程的观测部位的影响。
将实测的载荷—时间历程处理成具有代表性的典型载荷谱的过程称为编谱。
编谱的重要一环，是用统计理论来处理所获得的实测子样[]。
3.1.2 统计分析方法对于随机载荷，统计分析方法主要有两类：计数法和功率谱法[]。
由于产生疲劳损伤的主要原因是循环次数和应力幅值，因此在编谱时首先必须遵循某一等效损伤原则，将随机的应力—时间历程简化为一系列不同幅值的全循环和半循环，这一简化的过程叫做计数法。
机械零件疲劳载荷谱的方法研究作者：宋俊岭王波宋刚来源：《中国科技纵横》2014年第01期【摘要】在疲劳寿命估计的评估与机械设计方面，最为重要的基础就是机械零件疲劳载荷谱的系统编制，同时也成为了较为重要的凭证。
本文针对疲劳载荷开展细致的统计处理条件下，通过零均值转化的公式以及双参数的雨流计数法实行了妥善的处理方式，解决了非零均值所存在的不利影响，将幅值和均值的影响得出，从而将机械零件疲劳载荷谱的方法得出，希望得到一定的借鉴。
【关键词】机械零件疲劳载荷谱方法研究在零部件中所具备的随机疲劳载荷以及相应的应力需要对其明确，因为疲劳载荷一般具备着随机性、周期性以及时变性等，因此逐渐的凸显出复杂性，那么在一定程度上需要进行准确的计算。
1 数据处理载荷谱1.1 分析等效应力幅的概率分布函数在幅值频次的相关统计表当中，将数据的分布函数获取，所进行的数理统计当中，就是所谓的统计推断。
在一般情况下对参数的求解，会使用概率图的方式。
绘制概率图方面，一定要进行在概率纸中，若使用人工的绘制方式通常是较为吃力的，可是在Matlab当中主要给予了韦布尔概率和正态概率图。
通过wblplot（x）或者weibplot（x）命令，将韦布尔概率图有效绘制。
命令当中的x是样本中主要的数据向量[1]234-237。
1.2 载荷谱的无效幅值以及雨流计数法的舍弃存在疲劳损伤构件在于，应力循环以及应力幅值的次数，简化随机的载荷时间历程为半循环或者全循环的过程，就称作计数法。
现阶段，所实施的计数法在统计的角度上进行分析，能够分成双参数、单参数。
所涉及到的雨流计数法，在当下是非常合理的双参数技术方法，因为在实际载荷以及技术原理上，都能够相似于金属性零件中的循环应力，具备一定的力学性条件。
利用雨流计数法进行处理之后的结果，能够将频次、均值以及载荷幅值的关系得到。
可是，在一定程度上，也有些载荷不会对结构进行破坏，对待这样的小量循环，往往会叫做无效幅值。
