02-疲劳载荷谱处理讲解
钢结构疲劳计算
目录
• 引言 • 钢结构疲劳计算基础 • 疲劳载荷谱的编制 • 疲劳寿命估算 • 疲劳损伤累积与断裂分析 • 钢结构疲劳计算的工程应用 • 结论与展望
01 引言
疲劳计算的重要性
保证结构安全
疲劳计算是确保钢结构在长期使用过程中保持安全的重要手段，通过计算可以 预测结构在各种载荷下的疲劳损伤，从而采取相应的措施来预防破坏。
07 结论与展望
结论
疲劳计算是钢结构设计中的重要环节，通过合理的计算和 分析，可以预测结构在循环载荷作用下的性能和寿命，为 结构的安全性和经济性提供保障。
疲劳计算的准确性和可靠性取决于多种因素，如载荷类型、 材料特性、结构细节和计算方法等。因此，选择合适的计 算方法和参数是至关重要的。
疲劳计算的结果可以为结构的设计、制造、安装和维护提 供指导，帮助工程师更好地理解和控制结构的疲劳性能。
线性疲劳累计损伤理论
基于S-N曲线，通过线性累计损伤的概念来估算疲劳寿命。
非线性疲劳累计损伤理论
基于S-N曲线，考虑非线性累计损伤效应，更准确地估算疲劳寿命。
05 疲劳损伤累积与断裂分析
疲劳损伤累积模型
线性累积损伤模型
假设疲劳损伤是线性的，即每次循环产生的损伤可以累加，适用于 高周疲劳。
非线性累积损伤模型
损伤力学
将结构视为损伤演化过程，通过分析损伤演化规律来预测结构的断裂 行为。
断裂韧性测试与评估
试样制备
根据标准要求制备试样，确保试样的尺寸、形状和表面处理等符 合要求。
加载制度
根据标准规定的加载制度进行试验，确保试验结果的准确性和可重 复性。
结果评估
根据试验结果计算断裂韧性值，并与标准值进行比较，评估材料的 断裂韧性性能。
Msc.Fatigue疲劳分析实例指导教程
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。
第十一章 疲劳载荷谱
另一类是与各构件遭受的局部载荷相关，与全机重心过载没有确定的关系，如： 机身气密舱的增压载荷； 可动机构的重复操作载荷； 气流引起的局部结构振动； 尾翼的抖振； 发动机噪声场激励的局部结构的噪声疲劳载荷； 反复气动加热引起的座舱罩的热疲劳载荷等等。
1 机动载荷系数谱
在多次操纵飞机做各种机动飞行时，飞机遭受的重复载荷称为机 动重复载荷。 对经常作 飞行的飞机，如歼击机、强击机、战斗轰炸机等，机动 重复载荷是主要的疲劳损伤载荷。 对于运输型飞机，由于机动飞行简单，过载较小，常常不是疲劳 损伤的主要载荷。
某战斗机的机动载荷系数谱各任务段每1000飞行小时累积出现次数
C运输类（货运机）机动载荷系数谱各任务段每1000飞行小时累积出现频数
2 突风重复载荷谱
突风载荷谱是对民航机及运输机疲劳损伤的主要重复载荷，对歼击机 类型的飞机，它造成的疲劳损伤则相对很小。 突风重复载荷谱根据设计使用寿命和设计使用方法确定，并可以用实 测和/或阵风模型导出。
飞机疲劳载荷谱的编制 步骤是： 确定典型任务剖面； 典型任务的混合； 确定重心过载的累积频数分布； 确定载荷情况； 载荷及应力分析； 谱的离散化； 编制飞-续-飞载荷谱。
谱的计数法
第十二章 疲劳断裂力学中新的数值计算方法
有限元重合网格法
全局区域网格
Ω
G
Γ
bi
L
t ti
第十一章 疲劳载荷谱
（1）载荷谱在裂纹起始、短裂纹和长裂纹扩展诸阶段对损伤所起的作用是 不同的，载荷谱中存在压缩载荷部分时更为明显； （2）少数特大超载在超载塑性区范围内对后续的载荷序列有重大影响； （3）载荷谱中幅值越小，则频次越多； （4）随机谱的计数方法。
一类与全机重心过载谱相关，如： 机动载荷系数谱； 突风载荷谱； 地面载荷谱。
载荷谱数据处理方法
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。
疲劳载荷谱
[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
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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
N(Ude)——超越Ude的平均次数/单位长度 p1，p2——出现非暴风紊流和暴风紊流的比例
南京航空航天大学 南京航空航天大学 姚卫星 姚卫星 王英玉 王英玉© ©
9
第2章 疲劳载荷谱
2.1.1 连续突风载荷 2º 飞机结构的响应
飞机对大气紊流的响应 任务剖面
相应的超越频率 ⎡ ⎛ ∆n ⎞ ⎛ ∆n ⎞⎤ ⎟ ⎜ ⎟ N (∆n) = N (0) ∆n ⎢ p1 exp⎜ ⎜ − A b ⎟ + 15 p2 exp⎜ − A b ⎟⎥ ⎢ ∆n 1 ⎠ ∆n 2 ⎠ ⎥ ⎝ ⎝ ⎣ ⎦
第2章 疲劳载荷谱
2.1.1离散突风载荷 2º 突风缓和因子
假定突风形状为： U=
U de 2 2π s ⎞ ⎛ 1 − cos ⎜ ⎟ 25c ⎠ ⎝
飞机在突风作用下动态平衡方程[3,5]：
1 1 U (t ) α 2 α M + ρVx SC y (t )V y = ρVx SC y (t ) dt 2 2 Vx dV y
离散突风模型 连续突风模型
南京航空航天大学 南京航空航天大学 姚卫星 姚卫星 王英玉 王英玉© ©
4
第2章 疲劳载荷谱
2.1.1 突风载荷
南京航空航天大学 南京航空航天大学 姚卫星 姚卫星 王英玉 王英玉© ©
5
第2章 疲劳载荷谱
2.1.1离散突风载荷
离散突风模型认为突风是一次一次独立地来到的。
35
第2章 疲劳载荷谱
伪随机数
伪随机数(Pseudo-Random Number) 是按某种规律产生的 均匀分布的数的集合。试图用它模拟现实世界中的随机数。 定义： 取n个自然数m1，m2，……mn，其中1≤mi≤n(i∈n)， 且mi不重复，使其随机排列，则称n为该随机数列的周 期，即有mi＝mi+n。 产生伪随机数的方法有： (1) 物理方法：用机械的办法产生白噪声 (2) 查表法 (3) 数学方法：加同余法、乘同余法、混合同余法等
实测：
南京航空航天大学 南京航空航天大学 姚卫星 姚卫星 王英玉 王英玉© ©
17
第2章 疲劳载荷谱
2.1.4 地面滑行载荷
地面滑行载荷的大小取决于跑道的平整度和起落架的 缓冲性能。
南京航空航天大学 南京航空航天大学 姚卫星 姚卫星 王英玉 王英玉© ©
18
第2章 疲劳载荷谱
2.1.4 地面滑行载荷
南京航空航天大学 南京航空航天大学 姚卫星 姚卫星 王英玉 王英玉© ©
25
第2章 疲劳载荷谱
任务1
南京航空航天大学 南京航空航天大学 姚卫星 姚卫星 王英玉 王英玉© ©
26
第2章 疲劳载荷谱
任务2
南京航空航天大学 南京航空航天大学 姚卫星 姚卫星 王英玉 王英玉© ©
27
第2章 疲劳载荷谱
南京航空航天大学 南京航空航天大学 姚卫星 姚卫星 王英玉 王英玉© ©
3
第2章 疲劳载荷谱
2.1.1 突风载荷
突风(Gust)载荷或阵风载 荷是民用飞机疲劳损伤的主要 来源，但对军用飞机造成的疲 劳损伤不大。 突风是由大气紊流造成的， 目前已对大气紊流的分布作了 统计，用垂直折算突风速度Ude 描述。
可能包含：
I. 外挂物投放 J. 其它明显的重量变化 K. 任务半径 L. 不同于标准的其他跑道型式 M. 高用于和有助于确定典型任务的 任何其它补充资料
任务剖面例子
南京航空航天大学 南京航空航天大学 姚卫星 姚卫星 王英玉 王英玉© ©
22
第2章 疲劳载荷谱
任务剖面的表格形式
南京航空航天大学 南京航空航天大学 姚卫星 姚卫星 王英玉 王英玉© ©
突风谱
紊流均方根值 的概率分布
南京航空航天大学 南京航空航天大学 姚卫星 姚卫星 王英玉 王英玉© ©
10
第2章 疲劳载荷谱
2.1.2 机动载荷
机动过载是歼击机类战斗机的主要疲劳载荷，是由飞 行统计给出的。MIL-A-008866B给出的统计数据：
ny 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0 0.5 0 -1.0 -2.0 -2.5 爬升 5000 90 1 巡航 10000 2500 400 1 下降 20000 5500 500 1 巡逻 15000 2200 500 1 空－地 特种武器 空－空 175000 70000 300000 100000 25000 150000 40000 7500 50000 10000 2000 13000 1500 250 2500 200 15 900 15 1 180 1 60 15 10000 44000 350 4000 7 350 1 8 1
S max + S min Sm = 2
S min R= S max
应力比R＝－1，对称循环疲劳载荷 应力比R＝０，脉动循环疲劳载荷
南京航空航天大学 南京航空航天大学 姚卫星 姚卫星 王英玉 王英玉© ©
32
第2章 疲劳载荷谱
2.3.2 程序块谱
程序块谱是对工程结构服役载荷谱的一种统计近似。 当整个寿命期内块谱的块数较少时，不同编排对疲劳寿命有较大的 影响； 通常，程序块谱采用低—高—低的方式编排； 对飞机结构，通常按任务剖面编排； 程序块谱可以用图或表格表达。
13
第2章 疲劳载荷谱
2.1.3 着陆撞击载荷
着陆撞击疲劳载荷取 决于飞机的下沉速度Vy和 飞机与起落架的弹性特性。 MIL-A-8866统计地飞机下 沉速度为(表）： 着陆下沉速度还与飞 机类型有关。
南京航空航天大学 南京航空航天大学 姚卫星 姚卫星 王英玉 王英玉© ©
14
第2章 疲劳载荷谱
南京航空航天大学 南京航空航天大学 姚卫星 姚卫星 王英玉 王英玉© ©
34
第2章 疲劳载荷谱
2.3.3 随机谱
随机谱是将实测和分析得到的载荷按结构服役过程中的 受载特点进行随机编排。目前已有多种随机编谱的方法，各 行业也有各自的做法。
¾ 伪随机数 ¾ 乘同余法 ¾ 随机谱编排
南京航空航天大学 南京航空航天大学 姚卫星 姚卫星 王英玉 王英玉© ©
南京航空航天大学 南京航空航天大学 姚卫星 姚卫星 王英玉 王英玉© ©
11
第2章 疲劳载荷谱
2.1.2 机动载荷
运输机的机动过载：
南京航空航天大学 南京航空航天大学 姚卫星 姚卫星 王英玉 王英玉© ©
12
第2章 疲劳载荷谱
2.1.2 机动载荷
运输机的机动过载：
南京航空航天大学 南京航空航天大学 姚卫星 姚卫星 王英玉 王英玉© ©
8
第2章 疲劳载荷谱
2.1.1 连续突风载荷
连续突风模型基于功率谱密度技术，考虑所有波长的 突风对飞机的影响。
1º 大气紊流环境表达式
⎛ U de ⎞ ⎛ U de ⎞ ⎜ ⎟ N (U de ) = 20 p1 exp⎜ p 15 exp + − 2 ⎟ ⎜ − 5.3K ⎟ ⎜ 2.2 K ⎟ 1 ⎠ 2 ⎠ ⎝ ⎝
南京航空航天大学 南京航空航天大学 姚卫星 姚卫星 王英玉 王英玉© ©
15
第2章 疲劳载荷谱
2.1.3 着陆撞击载荷
按起落架参数，组合下沉速度，求出无量纲的接地速度
′ = Vy U0
A2 g W1a
W1——一个减震支柱上部质量(kg) a——轮胎的力—挠度曲线线性化后的斜率(kg/m)
3 Ah ρ A= 2(Cd An ) 2 cosθ
任务3
南京航空航天大学 南京航空航天大学 姚卫星 姚卫星 王英玉 王英玉© ©
28
第2章 疲劳载荷谱
任务4
南京航空航天大学 南京航空航天大学 姚卫星 姚卫星 王英玉 王英玉© ©
29
第2章 疲劳载荷谱
任务5
南京航空航天大学 南京航空航天大学 姚卫星 姚卫星 王英玉 王英玉© ©
30
第2章 疲劳载荷谱
1
第2章 疲劳载荷谱的处理
2.1 飞机疲劳载荷谱的组成 2.2 飞机疲劳载荷谱的编制思路 2.3 飞机疲劳载荷谱的种类
参考书目
南京航空航天大学 南京航空航天大学 姚卫星 姚卫星 © ©
2
第2章 疲劳载荷谱
2.1 疲劳载荷谱的组成
飞机受到的疲劳载荷主要由下面五个部分组成： ¾ 突风载荷 ¾ 机动载荷 ¾ 着陆撞击载荷 ¾ 地面滑行载荷 ¾ 地—空—地循环
一般通过实地测量获得地面滑行载荷，在没有实测数 据时，可采用标准给出的数据，如:美国军用规范 MIL-A8866 重心处过载 1±0.0 1 ±0.1 1±0.2 1±0.3 1±0.4 1±0.5 1±0.6 1±0.7
南京航空航天大学 南京航空航天大学 姚卫星 姚卫星 王英玉 王英玉© ©
累积出现次数 494,000 194,000 29,000 2,000 94 4 0.155 0.005
2.3 疲劳载荷谱的种类
疲劳载荷谱按其形式可分为三类：
常幅疲劳载荷谱 变幅程序块谱 随机疲劳载荷谱
南京航空航天大学 南京航空航天大学 姚卫星 姚卫星 王英玉 王英玉© ©
31
第2章 疲劳载荷谱
2.3.1 常幅谱
常幅疲劳载荷谱通常用于材料的疲劳性能试验、方法研 究、结构疲劳性能的对比等。 描述一个常幅疲劳载荷谱需要下述五个参数中的二个： 最大应力Smax、最小应力Smin、应力幅值Sa、平均应力Sm、应 力比R S max − S min Sa = 2
飞机疲劳载荷谱编制的基本依据是飞机的任务剖面
南京航空航天大学 南京航空航天大学 姚卫星 姚卫星 王英玉 王英玉© ©
21
第2章 疲劳载荷谱
任务剖面
定义：任务剖面是一些任务段或事件的顺序表，这些任务 段或事件组成一个完整的任务。 任务剖面可以用图形或表格表示，通常包含下列变量：