1.一种考虑带宽影响的多轴随机振动疲劳寿命预测方法,其特征在于:具体步骤如下:步骤1)对试件进行多轴随机振动试验,多轴试件为对称设计,在棱边圆弧处粘贴应变花,得到危险点处三个方向的应变数据。
步骤2)利用应变花测得的3个方向的线应变εa1,εa2,εa3求出实际应变εx,εy,γxy,具体公式为:
式中a1,a2,a3为测量角度;
步骤3)应力响应信号功率谱的获取,取其中一段时间的应变时域数据,转化为应力时域数据x(t),取自相关函数,然后对自相关函数进行连续傅里叶变换即可得到双边功率谱密度,由于考虑频率无负数,将负频率功率谱密度折合到正频率,即可得到应力响应的单边功率谱密度,其中自相关函数Rx(τ),双边功率谱密度Sx(ω)和单边功率谱密度函数Gx(ω)表达式分别为:
式中,ω表示频率,t表示时间,τ表示间隔时间,T为信号周期;
步骤4)应力响应信号互功率谱的获取:取两方向响应应力的互相关函数,然后对互相关函数进行连续傅里叶变换即可得到双边功率谱密度,然后再转化成单边功率谱密度,互相关函数表达式为:
步骤5)将求取的响应功率谱密度函数组成功率谱矩阵Gσ(f),并利用改进的von Mises等效准则M转化为等效功率谱矩阵Gσeq;
式中,Gkk(f)—应力分量的自功率谱密度函数;
Ghk(f)—应力分量的互功率谱密度函数;
式中,m是带宽影响因子,Q是原始vonMises等效准则,Gσeq=Trace{MGσ(f)} (34)式中Trace{ }是方阵的主对角分量的求和;
步骤6)利用求得的等效功率谱密度矩阵计算谱参数,谱距计算公式为:步骤7)计算幅值概率密度函数p(S),使用Dirlik模型为:式中
D3=1‑D1‑D2 (42)步骤8)根据概率密度函数求出时间内循环次数:ns=v*T*p(s) (45)式中,v为均值穿越率,T为随机振动响应的作用时间,s为应力幅值;
步骤9)结合miner线性累计理论及材料S‑N曲线,求出最终损伤D;
式中,ns为应力为s时的实际循环数;Ns为应力为s时的破坏循环数,由S‑N曲线方程确定:
K
sNs=C (47)式中,K和C为材料疲劳指数和常数,是结构疲劳特性的S‑N曲线的指数和常数;
当累计损伤达到临界损伤D=1时,结构发生疲劳破坏,求得T值即为结构疲劳寿命。