CN109883709B - 一种基于相对等效应变的随机多轴热机计数方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于相对等效应变的随机多轴热机计数方法，该方法通过相对等效应变把多轴热机转化为单轴热机，基于单轴情况下的雨流计数原理，只计数相对等效应变从零到达最高点的半循环(反复)，然后在计算蠕变损伤时把大反复上的小反复剔除出去，使得每个时间历程对应的蠕变损伤只被计算一次，避免了反复计算一个时间历程的蠕变损伤。该方法使用方便，便于编程，能够广泛应用于变幅多轴热机计数。通过验证，采用该方法进行的变幅多轴热机械疲劳寿命估算取得较好的预测效果。

Description

一种基于相对等效应变的随机多轴热机计数方法

技术领域

本发明涉及疲劳强度领域，特指一种基于相对等效应变的随机多轴热机计数方法。

背景技术

很多工程构件，例如航空发动机涡轮盘、燃气轮机等在服役时不仅受到多轴载荷，而且往往是在变幅、变温环境下，从而产生不可逆的热机械疲劳损伤。而这些热疲劳损伤往往使关键部位零件失效，大大降低设备的可靠性和使用寿命，因此迫切需要解决随机载荷下的疲劳寿命预测问题。对于变幅情况下的寿命预测，首先要解决的问题就是多轴计数。因此，解决随机热机情况下载荷谱的多轴计数问题，就可以真正的解决其疲劳寿命预测问题，从而解决实际工程所遇到的问题。

目前有很多关于变幅多轴计数的研究，但是多数都是在常温情况下，并不涉及热机械载荷。由于常温下没有蠕变等与时间相关的损伤，所以在计数时并不需要考虑时间的影响，但热机情况下的多轴计数却需要把时间因素考虑进去。因此，在热机计数时综合考虑蠕变等与时间相关的因素考量进去，从而能够很合理的计算蠕变损伤，最终使总的热机疲劳损伤的计算更加合理。因此，研究一种基于相对等效应变的随机多轴热机计数方法具有重要意义。

发明内容

本发明目的在于针对变幅多轴热机械疲劳的发展要求，提出了一种基于相对等效应变的随机多轴热机计数方法。

本发明所采用的技术方案为一种基于相对等效应变的随机多轴热机计数方法，该方法的实现步骤如下：

步骤1)：确定热机循环历程中的最大或峰值等效应变点以及其等效应变值；

步骤2)：以此点作为第一个最大值参考点，计算相对于此点的等效应变点的各点的相对值；

步骤3)：新的相对载荷时间历程从此点开始，此处原为最大等效应变点，现为相对等效应变为零的起始点。

步骤4)：计算各处的相对于起始点的等效应变趋势直到开始下降的点，一次类推，直到找到相对于起始点的最大等效应变点；

步骤5)：计数出每个反复的时间历程，当一个反复里包含其他的反复，称这个反复为大反复，被包含的反复称为小反复。计算大反复的蠕变损伤时，剔除小反复所造成的蠕变损伤；

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明提出一种基于相对等效应变的随机多轴热机计数方法。该方法通过相对等效应变把多轴热机转化为单轴热机，基于单轴情况下的雨流计数原理，只计数相对等效应变从零到达最高点的半循环(反复)，然后在计算蠕变损伤时把大反复上的小反复剔除出去，使得每个时间历程对应的蠕变损伤只被计算一次，避免了反复计算一个时间历程的蠕变损伤。该方法使用方便，便于编程，能够广泛应用于变幅多轴热机计数。通过验证，采用该方法进行的变幅多轴热机械疲劳寿命估算取得较好的预测效果。

附图说明

图1为变幅多轴热机计数方法流程图。

图2为该方法的计数结果。

图3为利用本发明所提出的多轴热机计数方法进行寿命预测，预测结果与试验结果比较。

具体实施方式

一种基于相对等效应变的随机多轴热机计数方法，具体实施方式如下：

步骤1)：确定热机循环历程中的最大或峰值等效应变点M以及其等效应变值

步骤2)：对于任意一点A，以等效应变点M作为第一个最大值参考点，计算相对于点M的等效应变点的各点的相对值，计算公式如下：

其中，v为依赖于弹塑性应变比的有效泊松比，

为A点的相对等效应变。ε_x,ε_y分别为x、y方向上的应变；ε_ij表示A点的应变，ε_ij ^max表示参考点M的应变值；i、j分别表示三阶张量矩阵的各个行列；γ表示剪切应变。

步骤3)：确定新的载荷时间历程。新的相对载荷时间历程从点M开始，此处原为最大等效应变点，现为相对等效应变为零的起始点。

步骤4)：对于新的载荷时间历程，计算各处的相对于起始点的等效应变趋势直到开始下降的点，一次类推，直到找到相对于起始点的最大等效应变点；

步骤5)：计数出每个反复的时间历程，当一个反复里包含其他的反复，称这个反复为大反复，被包含的反复称为小反复。计算大反复的蠕变损伤时，剔除小反复所造成的蠕变损伤。大反复的蠕变损伤计算公式如下：

其中，

是大反复上剔除小反复之后所造成的蠕变损伤，

是大反复上整个时间历程所造成的蠕变损伤，

是大反复上的小反复所造成的蠕变损伤。

Claims (2)

1.一种基于相对等效应变的随机多轴热机计数方法，其特征在于：该方法的实现步骤如下，

步骤1)：确定热机循环历程中的最大或峰值等效应变点M以及其等效应变值

步骤2)：以此点作为第一个最大值参考点，计算相对于此点的等效应变点的各点的相对值，计算公式如下：

ε_x,ε_y分别为x、y方向上的应变；ε_ij表示任意时刻的应变，ε_ij ^max表示任意时刻最大应变值；i、j分别表示二阶张量矩阵的各个行列；γ表示剪切应变；v为依赖于弹塑性应变比的有效泊松比；

步骤3)：新的相对载荷时间历程从此点开始，此处原为最大等效应变点，现为相对等效应变为零的起始点；

步骤4)：计算各处的相对于起始点的等效应变趋势直到开始下降的点，依次类推，直到找到相对于起始点的最大等效应变点；步骤5)：计数出每个反复的时间历程，当一个反复里包含其他的反复，称这个反复为大反复，被包含的反复称为小反复；计算大反复的蠕变损伤时，剔除小反复所造成的蠕变损伤。

2.根据权利要求1所述的一种基于相对等效应变的随机多轴热机计数方法，其特征在于：所述步骤5)中在计算蠕变损伤时，虽然大反复包含小反复上的数据，但小反复的蠕变损伤不计入大反复的蠕变损伤。

Images