理论教育 疲劳统计方法实例对比:快速反射面索网结构技术研究

疲劳统计方法实例对比:快速反射面索网结构技术研究

时间:2023-10-12 理论教育 版权反馈
【摘要】:分别采用量程计数法和雨流计数法进行疲劳统计,由于雨流法采用的是全循环计数,这里把雨流法的统计值乘以2来对比。图3-3两种计数法统计结果对比从图3-3中可以看出,两种统计结果有部分相同点但也存在一定的差别。

疲劳统计方法实例对比:快速反射面索网结构技术研究

可以看出量程计数法和雨流计数法能够实现FAST在30年时间内的疲劳次数统计。下面将利用实例对比这两种方法,并确定出一种应用于FAST工程。

FAST的天文观测具有随机性,有无数条轨迹线(由轨迹点连接而成的线),但是在每条轨迹线上,都是进行连续性观测,移动速度约为21.8mm/s,较为缓慢,从而使得索网拉索的应力在每一段上变化均匀,不会发生突变,只有当观测轨迹点移动到另一条轨迹线上时才有可能发生突变。如图3-1和图3-2所示。

图3-1 天文观测轨迹线示意图

图3-2 对应某根拉索应力值-时间示意图

图3-1中列举了三条轨迹线分别为:轨迹线ab、轨迹线cd和轨迹线ef。工作抛物面的中心点(轨迹点)沿着a→b→c→d→e→f移动,为了满足雨流计数法的要求最后轨迹点回到a点。图3-2显示了某根拉索在这个过程中的应力值-时间关系图,这里为了方便计算假定每条轨迹线内应力值均匀变化,只有移动到另一条轨迹线上时才会发生突变。分别采用量程计数法和雨流计数法进行疲劳统计,由于雨流法采用的是全循环计数,这里把雨流法的统计值乘以2来对比。

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图3-3 两种计数法统计结果对比

从图3-3中可以看出,两种统计结果有部分相同点但也存在一定的差别。雨流计数法统计出的结果相对集中,在高应力幅和低应力幅上统计值较高,中间应力幅较少,可以理解为雨流法针对疲劳的全循环统计,把中间应力幅归并到高应力幅的统计上,其统计结果偏于安全保守。而量程计数法统计的结果较为平均,由于其考虑的是疲劳的半个循环过程,忽略了对疲劳循环特性的完整描绘,理论上其统计结果是偏于不安全的。

但最终还是确定以量程计数法为FAST索网拉索的疲劳统计方法,其原因有以下三点:

(1)FAST的疲劳统计量极大,虽然量程计数法的统计结果偏于不安全,但和雨流计数法相比它更加简单,易于实现,节省时间,对于极大统计量的工程而言更加适用。

(2)仔细研究两种方法的统计结果可以发现,在疲劳次数的总数上两者是相等的,这样就可以通过量程计数法进行疲劳统计,利用总数相等的原则以及两种方法统计结果上的理论关系,对雨流法的结果进行合理的推断,来保证结果的安全性与正确性。

(3)FAST在每条轨迹线上的观测连续且速度很慢,只有当观测轨迹点移动到另一条轨迹线上时才有可能发生突变,总的来看其应力变化比较规则,在这种情况下,每一种计数法所得到的累积频次分布曲线形式相近,所以选哪一种计数法都不致产生较大的误差[17]

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