单轴与多轴随机载荷下基于能量的时域导数损伤累积模型

本文提出一种在单轴和双轴随机载荷下使用基于能量方法的疲劳寿命预测新方法。所提方法的一个独特之处在于,与经典的基于循环的损伤累积模型相比,它采用时域导数损伤累积模型。因此,任意随机载荷下的损伤可通过时域积分直接获得,而无需循环计数(例如经典疲劳分析中的雨流循环计数法)。首先,简要回顾现有模型,重点关注其对单轴/多轴、常幅/随机以及高周疲劳/低周疲劳载荷工况的适用性。观察到大多数现有模型仅适用于特定载荷条件,且许多在随机载荷下不适用或未经验证。接下来,提出单轴随机载荷下的时域导数损伤累积模型。所提损伤函数受时域疲劳裂纹扩展模型启发。疲劳寿命通过沿随机能量载荷历程对损伤函数积分得到。此后,采用针对一般多轴载荷条件的等效应力概念将随机多轴载荷转换为等效随机单轴载荷,从而可使用时域导数损伤模型。最后,利用公开文献中的大量实验数据及内部测试数据在各种常幅和随机谱载荷下对所提模型进行验证。基于本研究结果给出结论与未来工作建议。