随机载荷

摘要： 针对无法确定复杂机械系统的随机工作载荷的问题,提出了一种基于隐半马尔可夫模型(HSMM)的寿命预测方法。在完成基于隐半马尔可夫模型的载荷空间构建后,引入前向-后向过渡参数,并结合Viterbi算法对模型参数进行求解,通过估计参数预测随机未来载荷的转移走向及对应的概率。将载荷预测的结果结合基于多传感器信息的寿命预测模型预测系统的剩余寿命。使用NASA的商用模块化航空推进系统仿真数据验证所提方法的有效性和正确性。

摘要： 针对结构的疲劳问题,考虑随机载荷作用,在自主开发的LiToSim平台基础上,嵌入结构疲劳分析数值计算程序.基于LiToSim平台开发LtsFatigue疲劳软件,运用时域疲劳算法,通过雨流计数法对应力时程曲线处理并计算结构疲劳寿命;引入频域疲劳算法,基于应力响应功率谱根据应力循环分布估算疲劳寿命;通过齿轮算例进行疲劳分析,与商业软件对比,验证了LtsFatigue定制化疲劳软件时域法、频域法的计算精度,同时,频域算法有效提高了计算效率,凸显了LtsFatigue软件的优势.基于LiToSim平台的LtsFatigue定制化疲劳软件开发,对大型复杂结构的疲劳仿真具有重要的应用价值.

摘要： 风力机的整体结构属于半刚性结构,且等效质量位于塔顶法兰盘几何中心位置,故导致风力机在抗震特性设计上存在缺陷.同时,在地壳随机激振力的作用下,风轮叶尖及翼型后缘位置易产生"鞭梢效应",放大其激振力响应效果,降低风力机运行安全性.通过计算随机风载荷及地震激振载荷,模拟生成风力机振动加速度的时间历程,提取耦合作用的载荷谱文件,并施加于风力机本体的数学模型上.利用对风力机整体结构的模态分析和响应谱分析,得到风力机在风载荷及地震随机载荷耦合作用下的振动响应,为提高风力机抗震特性和运行安全性分析提供一定的参考依据,并为进一步优化风力机结构设计提供一种工程方法.

摘要： 以动车组中变流器穿墙套管安装板为研究对象,建立其在实际工况下的等效有限元模型,并通过模态测试得到模态参数校验修正的有限元模型,保证模型的合理性.然后采用IEC61373—2010标准中的加速度功率谱作为激励载荷,根据频域随机疲劳理论,利用有限元分析软件ANSYS和n Code Design Life对穿墙套管安装板进行随机振动下疲劳寿命的分析预测,从而对安装板的振动疲劳特性进行评估,为产品的设计、样机的试验和设备的安全运行提供依据和参考.

摘要： 为了提高车辆十字轴的整体强度,将十字轴承受的载荷作为一个随机变量,以影响十字轴结构强度的轴根圆弧半径为设计参数,以十字轴工况条件下的等效应力为响应量,构建了十字轴结构强度的Kriging模型.以此为基础,将构建的十字轴结构强度Kriging模型作为目标函数,建立十字轴轴根圆弧半径的优化模型.使用多岛遗传算法对该优化模型进行寻优计算,获得优化的轴根圆弧半径值为27.27 mm.优化后的分析结果表明,与原有结构相比,优化后的十字轴在工况条件下的等效应力降低了 37.6 MPa,十字轴结构强度得到明显提高.

摘要： 为了预测机械弹性车轮在直线行驶工况且承受路面不平导致的随机载荷的条件下所能达到的最大行驶里程,对机械弹性车轮耐久性进行了研究.结合车轮的结构特性,建立了用于耐久性研究的有限元模型.考虑路面不平度,确定车速与车轮动载荷、动载系数的关系,并以等效循环载荷加载至车轮.基于疲劳损伤理论和疲劳试验方法,利用Fe-safe软件对车轮的耐久性进行预测,得出最大行驶里程为8787 km.再对卡环进行热力耦合耐久性分析,发现最小寿命位置为中间销耳处,最大行驶里程为5258 km.

摘要： 为探明汽车底盘构件在随机载荷下多轴高周疲劳准则的应用方法与寿命预测规律,以某品牌B级轿车为研究对象,通过采集试验场强化路轮心六分力信号,建立了整车多体动力学模型,应用虚拟迭代法获取转向节与其他零件连接点的载荷时间历程;建立转向节有限元模型,通过模态仿真与试验验证了有限元模型的准确性;提取了von Mises应力下寿命值最小节点的应力分量时间历程;研究了8种高周疲劳准则所基于的3种类型临界平面的计算方法,通过多轴循环计数提取临界面上正应力幅与剪应力幅,并计算不同准则对应的等效应力幅,总结幅值分布与寿命预测规律.研究结果表明,在幅值分布与寿命预测方面,Zhang-Yao准则的等效剪应力幅值整体偏大,预测寿命为1.09×105周次,较其他准则偏于保守;McDiarmid准则的大应力幅仅占3.4％,预测寿命为1.25×106周次,明显大于其他准则的预测寿命值,而改进的McDiarmid准则预测寿命值明显减小.在计算成本方面,von Mises准则无需提取临界面与多轴循环计数,应用最为便捷;Findley准则提取临界面过程需要计算所有平面的正应力与剪应力数据,故计算成本最高.

摘要： 风电设备由于常年工作于强风、地震等随机性极强的载荷下,且随着运行时间增加,其材料性能逐渐退化,因此非常有必要对风电设备进行全寿命周期的可靠度评估。本文基于概率密度演化法,结合应力—强度干涉理论,提出了一种综合考虑输入载荷随机性、材料变化时变性的动态可靠度评价方法。通过算例验证表明与Monte Carlo法模拟数据对比,该方法可以较准确得计算出风电设备在整个寿命周期内的概率密度演化信息及动态可靠度的时变规律,且计算效率较传统方法具备一定优势。

摘要： 风电设备由于常年工作于强风、地震等随机性极强的载荷下,且随着运行时间增加,其材料性能逐渐退化,因此非常有必要对风电设备进行全寿命周期的可靠度评估.本文基于概率密度演化法,结合应力—强度干涉理论,提出了一种综合考虑输入载荷随机性、材料变化时变性的动态可靠度评价方法.通过算例验证表明与Monte Carlo法模拟数据对比,该方法可以较准确得计算出风电设备在整个寿命周期内的概率密度演化信息及动态可靠度的时变规律,且计算效率较传统方法具备一定优势.

摘要： 为提高盾构螺栓设计结果的可靠性,以某新型盾构螺栓疲劳寿命为研究对象,对盾构螺栓进行静强度分析。根据Miner-Palmgren线性累积损伤理论对螺栓进行疲劳寿命分析,运用Matlab软件模拟螺栓所承受的随机载荷,尝试在设计阶段无法获得实测载荷数据的情况下通过数值仿真方式模拟随机载荷,并运用线性累积损伤理论对盾构螺栓进行疲劳寿命分析。分析结果表明,通过对盾构螺栓进行疲劳设计可提高盾构螺栓的使用寿命。

摘要： 纤维增强复合材料(FRP)加固钢筋混凝土(RC)桥梁结构暴露于自然环境之中,其活载是一个在大小、空间、时间上都具有很强随机性的车辆载荷.因此,对FRP加固RC构件的疲劳性能及耐久性进行研究,必须考虑环境温度与随机载荷的影响.本文以碳纤维薄板(Carbon Fiber Laninate,CFL)加固RC桥梁结构为研究对象,在3个温度和3个裁荷水平下对环境温度与随机载荷共同作用下CFL加固RC梁的疲劳性能进行了探讨.研究结果表明,在本文研究范围内,温度对随机载荷下CFL加固RC梁疲劳性能的影响显著;在相同的载荷水平下,疲劳寿命随温度升高而降低.

摘要： 为了探究滚筒采煤机导向滑靴和支撑滑靴的受力规律,综合考虑采煤机的结构参数、运行参数及煤层倾角对整机力学特性的影响,建立采煤机整机力学模型及状态方程。在单截齿随机载荷的基础上,应用滚筒载荷的叠加算法,得出采煤机在随机载荷作用下前导向滑靴比后导向滑靴的受力波动较大,同时给出各力的大小和方向。

摘要： 为了揭示了桩工机械短螺旋钻头载荷随切削厚度和岩石接触强度变化的规律,根据岩石的物理力学特陛,结合单个镐型截齿切削破岩的工作机理和短螺旋钻头的结构特征,分析了短螺旋钻头入岩工况下的受载隋况,运用随机过程理论,建立了短螺旋钻头随机载荷的数学模型.针对不同的岩石接触强度和钻头切削深度,通过编写NATLAB程序求解出钻头的扭矩和轴向力,借助同等条件下的试验测试,采用数学统计方法对实测数据进行处理分析,并与理论数值相比较.结果表明:理论求解的钻头扭矩和轴向力的幅值和均值和实际测试的值都比较接近,且两者的变化规律是一致的;在切削厚度一定的情况下,扭矩和轴向力的幅值和均值会随着岩石接触强度的增大而迅速增大;在岩石接触强度一定的情况下,扭矩和轴向力的幅值和均值也会随着切削厚度的增大而迅速增大.

摘要： 为了提高内燃机设计水平，根据4102型柴油机曲轴系统建立当量模型，在考虑刚度非线性的情形下，推倒建立轴系扭振耦合的非线性动力学微分方程，利用随机振动的虚拟激励法，求解系统的随机响应，在此基础上，根据首次超越破坏准则，给出曲轴系统的动力可靠性分析。数值模拟结果表明：平稳随机激励下的动力可靠性要高于非平稳随机激励下的动力可靠性；纵向振动、发火间隔角、随机激励的强度和传递路径对轴系动力可靠性都有一定影响。

摘要： 车辆所承受的外部载荷是随时间而变化的动态载荷，其中大部分是循环随机载荷，在这种情况下，汽车的许多构件上都产生动态应力，引起疲劳损伤，其最终破坏形式是疲劳断裂。本文对车架疲劳寿命分析提出了可行性的方法，即用室内试验再现路面真实路况信息来估计车架的疲劳寿命。在真实路面上测量车架外部随机载荷谱，编制车架外部随机载荷的程序谱。然后以此程序载荷谱作为外部加载载荷，进行室内模拟试验，对车架疲劳寿命进行分析。

摘要： 以组件系统的动力学性能为优化目标，研究组件的最优布局。引入有限包络圆族法简化组件间几何不干涉的约束表达形式；建立了随机载荷作用下多自由度结构响应的优化数学模型；分别采用梯度算法和遗传算法求解并对比优化结果。以安装板上组件的位置优化为例，计算随机激励下某自由度响应，并与试验结果对比，验证有限元模型的正确性；优化组件位置，使所考察自由度的加速度均方根最小。

摘要： 为预测管道低周疲劳寿命，采用雨流计数法将管道受到的随机载荷历程提取为等效的、恒幅循环的各级载荷谱并转换为管道应力集中区域的应力/应变值，再利用Manson-Coffin公式求得各级载荷谱对应的破坏寿命，按照累积损伤理论计算出该随机载荷历程对管道的累积损伤，并求得管道可以承受的重复随机载荷历程次数，即管道的低周疲劳寿命。

摘要： 建立了自行火炮虚拟样机模型,仿真并获得二维疲劳载荷设计谱.对载荷谱作用下三维表面裂纹,采用双重边界元理论求解裂纹前沿的应力应变场,运用Forman理论、最小应变能密度法和Elber模型,计算裂纹前沿各点的扩展长度、扩展方向和应力强度因子等特征量.根据增量步下裂纹几何形状的改变,对裂纹面进行网格重划分和迭代计算,模拟三维裂纹的扩展,预测裂纹扩展寿命.扭力轴表面裂纹扩展的仿真结果表明该方法合理可行.

摘要： 通过对一些汽车零件的低载强化规律的统计分析与研究,利用数值方法建立了不同强度级别零件低载强化规律的一般性描述.籍此实现对谱载荷下零件寿命的更精确预测.借助中强度零件随机载荷谱下寿命实验,经过与四种不同累积损伤理论的寿命预测结果进行对比分析,采用:考虑低载强化的寿命预测方法取得了更高的寿命预测精度.这为正确评估随机载荷谱中低幅载荷强化对强度和寿命的贡献提供了理论和技术依据,为建立基于使用载荷和结构疲劳强度特征的结构轻量化设计理论与方法进行了有益的探索,为结构设计工程师在设计阶段准确评估零件的耐久性提供了有益参考.

摘要： 本文对传统雨流计数法、修正雨流计数法以及在国际上广泛应用的长记录的雨流计数方法作了分析和比较,指出了这三种雨流计数方法在计数原则上存在的差异导致了计数结果不相同,并针对传统雨流法和修正雨流法的本身特点给出了选用建议.

摘要： 本发明公开了一种多轴随机载荷疲劳寿命预测方法，其特征是：针对构件所受各随机载荷，通过有限元方法获得结构危险点位置并提取关键载荷，对关键载荷进行分级；基于主导载荷，构建与关键载荷对应的组合载荷谱块；基于线性损伤累积原则，以多轴常幅载荷疲劳寿命估算方法预测多轴随机载荷下的疲劳寿命。本发明对多轴随机载荷疲劳寿命预测精度较高，能有效提高运算效率，有利于工程应用。

摘要： 本发明公开了一种随机载荷作用下涡轮盘结构的概率疲劳寿命预测方法，本发明综合考虑材料的疲劳寿命随机特性以及载荷随机性的疲命预测，通过对涡轮盘材料疲劳试验数处理并据绘制P‑S‑N曲线，以及对涡轮盘造成疲劳损伤的“起动‑最大‑起动”、“慢车‑最大‑慢车”两种典型工况的P‑S‑N曲线。考虑转速、材料的性能、几何尺寸等数据的不确定性导致的承受载荷的随机性，基于涡轮盘典型工况下的P‑S‑N曲线，展开随机载荷作用下的涡轮盘概率疲劳寿命预测，分析载荷分散性与涡轮盘寿命之间的关系，最终获得综合考虑材料与载荷的不确定因素影响的预测寿命以及涡轮盘寿命随着载荷分散性变化的关系，从而达到定量分析涡轮盘概率疲劳寿命及可靠度的目的。

摘要： 本发明公开一种考虑随机载荷和强度退化的疲劳可靠性分析方法，通过建立产品的安全余量方程，并对一定次数随机载荷进行仿真，计算安全余量最小值和对应的载荷作用次数，利用核函数估计建立安全余量向量和对应载荷作用次数向量的联合概率密度函数，最终建立考虑随机载荷和强度退化的产品疲劳可靠性分析模型，相比于现有疲劳可靠性分析方法中的剩余强度模型，本申请不需要考虑剩余强度和随机载荷概率密度函数类型以及二者之间的关系，直接以安全余量方程为指标进行求解，本申请对全面提高产品的设计水平和制定合适的维修策略具有较高的理论支撑和工程实践意义。

摘要： 本发明提供了一种考虑随机载荷作用的编织陶瓷基复合材料高温疲劳寿命的预测方法，属于复合材料高温疲劳寿命预测技术领域。本发明首先根据界面磨损模型得到界面剪应力衰退速率，根据纤维强度衰退模型得到界面氧化区纤维强度衰退与界面滑移区纤维强度衰退速率，在此基础上根据总体载荷承担准则得到随机载荷作用下的纤维断裂概率；最后根据纤维临界断裂概率与所述随机载荷作用下的纤维断裂概率，预测编织陶瓷基复合材料高温疲劳寿命。本发明考虑了随机载荷作用对编织陶瓷基复合材料高温疲劳寿命的影响，当随机载荷作用下的纤维断裂概率达到纤维临界断裂概率时，编织陶瓷基复合材料疲劳断裂，以此实现编织陶瓷基复合材料高温疲劳寿命的准确预测。

摘要： 本申请属于飞行结构疲劳寿命分析领域，特别涉及一种力热振复合环境下随机载荷谱编制方法。包括：步骤一、根据飞机结构应力水平选择疲劳危险部位；步骤二、获取疲劳危险部位典型任务剖面的飞‑续‑飞疲劳载荷谱，所述疲劳载荷谱包括振动疲劳载荷谱、气动疲劳载荷谱以及热疲劳载荷谱；步骤三、将气动疲劳载荷谱以及热疲劳载荷谱进行线性叠加，得到复合静疲劳载荷谱；步骤四、对振动疲劳载荷谱进行处理，得到处理后的振动疲劳载荷谱；步骤五、将处理后的振动疲劳载荷谱与所述复合静疲劳载荷谱进行随机插值，得到新的载荷谱。本申请能够实现力热振复合环境下载荷谱的编制，形成综合考虑飞行载荷谱损伤与环境谱损伤的疲劳分析载荷谱。

摘要： 本发明公开了一种含缺陷风电叶片主梁在随机载荷作用下的寿命预测方法，针对带有褶皱缺陷的风力机叶片，对叶片载荷的随机变化情况进行全面考虑，实现了更为接近真实情况下的风力机叶片主梁寿命预测，大大提高了疲劳寿命预测的准确度。本发明以带有褶皱缺陷的叶片材料S‑N曲线为基础，将承受应力幅值和应力均值共同作用的疲劳寿命看作二元函数，提出修正的Miner准则进行损伤累积的评估，从而建立随机载荷下实际风力机叶片疲劳寿命预测模型，实现叶片寿命预测。

摘要： 本发明涉及一种考虑随机载荷干涉的限寿件概率失效风险分析方法，属于结构件风险评估领域，解决了现有技术中的限寿件失效概率分析方法无法考虑真实环境下的随机载荷历程、分析结果不精确的问题。本发明的限寿件失效概率分析方法将全寿命周期的随机载荷历程的构建和随机载荷的干涉效应分析引入限寿件的裂纹生成影响中，使得对限寿件失效概率的分析更准确、可靠。

摘要： 本发明涉及齿轮疲劳可靠性技术领域，随机载荷下齿轮弯曲疲劳时变可靠性分析方法，包括以下步骤：步骤S1：基于齿轮随机载荷谱得到等效变幅载荷谱；步骤S2：获取疲劳状态损伤函数；步骤S3：基于所述疲劳损伤状态函数构建等效变幅载荷下萌生时变可靠性模型；步骤S4：获取随机变量双参数微分方程；步骤S5：基于随机变量双参数微分方程构建等效变幅载荷下扩展时变可靠性模型；步骤S6：整合萌生时变可靠性模型和扩展时变可靠性模型得到等效变幅载荷下可靠性分析模型；步骤S7：将待测齿轮的加载时间输入所述可靠性分析模型，输出齿轮随机载荷下可靠度。本发明考虑确定性因素和不确定性因素，实现了齿轮随机载荷下可靠度的预测。

摘要： 本发明公开了基于特征提取和神经网络的车辆随机载荷模式识别系统，能准确识别机械设备的载荷状态，提升健康监测系统的智能化程度，保证机械设备的安全健康运行。其技术方案为：系统包括能够采集试样、机械设备应变信号和进行数据处理无线传输的硬件平台，以及能够预处理载荷数据并根据一些现代信号处理技术、神经网络等机器学习算法识别不同随机载荷类型的软件平台，将硬件平台的节点网络与上述设计的软硬件设备结合，形成一套对车辆随机载荷模式进行识别的系统，可以准确的识别不同路况下的随机载荷类型，且具有数据无线传输和分布式应变检测能力。

摘要： 本发明提供一种轨道车辆复杂焊接结构随机载荷下的应力状态确认方法，由允许的疲劳寿命NA利用S‑N曲线逆向得到允许的疲劳应力，之后，由计算得到的疲劳应力利用S‑N曲线正向得到疲劳寿命NA’，继而获得应力因子，来确认焊接结构的应力状态。本发明使轨道车辆焊接结构设计的主要指导性标准EN15085标准对随机载荷应力状态确认具有可执行性和可实施性，方法可科学的评估在随机载荷作用下焊接结构应力状态等级，以指导轨道车辆焊接结构的设计与制造，减少了靠人为经验使用EN15085标准带来的弊端和问题；缩减产品研发周期，并显著提高焊接结构设计质量与降低制造成本，有效的指导工程生产；并满足了国内轨道交通产品出口时技术协议上必须要执行这个标准的规定需求。