載荷分析

載荷分析是一種力學分析方法，它的基礎是建立在疲勞設計方法上的，根據研究對象的不同，施加在對象上的疲勞載荷也是不同的，所以在套用時要依據某種統計分析方法和理論進行分析。

基本介紹

• 中文名：載荷分析
• 套用領域：工程分析
• 特點：準確，可靠

在設計部件時應考慮的各種載荷

（a）內壓和外壓；

（b）衝擊載荷，包括快速壓力波動；

（c）部件的自重和在運行或試驗情況下正常貯存物的重量，包括由於液體靜壓頭和動壓頭引起的附加壓力；

（d）其他部件、運行設備、保溫層、耐腐蝕或耐侵蝕襯裡以及管道等附載入荷；

（e）當地所規定的風載荷、雪載荷、振動載荷及地震載荷；

（f）耳架、圈座、鞍座或其它形式支座的反作用力；

（g）溫度效應。

在設計部件時應採用的尺寸

（a）承受內壓的部件，內徑應取自堆焊層的名義內表面；

（b）承受外壓的部件，外徑應取母材的外表面。

載荷分析統計分析方法

對於隨機載荷，統計分析方法主要有兩類：計數法和功率譜法。由於產生疲勞損傷的主要原因是循環次數和應力幅值，因此在編譜時首先必須遵循某一等效損傷原則，將隨機的應力—時間歷程簡化為一系列不同幅值的全循環和半循環，這一簡化的過程叫做計數法。功率譜法是藉助富氏變換，將連續變化的隨機載荷分解為無限多個具有各種頻率的簡單變化，得出功率譜密度函式。在抗疲勞設計中廣泛使用計數法。

目前，已有的計算法有十餘種之多，同一應力—時間歷程用不同計數法編制出的載荷譜有時會差別很大。當然，按照這些載荷譜來進行壽命估算或試驗，也會給出不同的結果。從統計觀點上看，計數法大體分為兩類：單參數法和雙參數法。

所謂單參數法是指只考慮應力循環中的一個變數，例如，峰谷值、變程（相鄰的峰值與谷值之差），而雙參數法則同時考慮兩個變數。由於交變載荷本身固有的特性，對任一應力循環，總需要用兩個參數來表示。其代表是雨流計數法。

雨流計數法是目前在疲勞設計和疲勞試驗中用的最廣泛的一種計數方法，是對隨機信號進行計數的一種方法的一種。雨流計數法與變程對—均值計數法一樣具有比較嚴格的力學基礎，計數結果介於峰值法和變程法之間，提供比較符合實際的數據。雨流法是建立在對封閉的應力—應變遲滯回線逐個計數的基礎上，它認為塑性的存在是疲勞損傷的必要條件，從疲勞觀點上看它比較能夠反映隨機載荷的全過程。由載荷—時間歷程得到的應力—應變遲滯回線與造成的疲勞損傷是等效的。

應該指出，所有現行計數法均未記及載荷循環先後次序的信息資料。因為載荷先後次序的影響總是存在的，但如果將簡化後的程式載荷譜的周期取短一些，則載荷先後次序的影響會減小至最小程度，這點已被荷蘭國家宇航實驗室的試驗結果證實。

載荷分析的疲勞問題簡介

在疲勞研究過程中，人們早就提出了“損傷”這一概念。所謂損傷，是指在疲勞過程中初期材料內的細微結構變化和後期裂紋的形成和擴展。累積損傷規律是疲勞研究中最重要的課題之一，它是估算變幅載荷作用下結構和零件疲勞壽命的基礎。

大多數結構和零件所受循環載荷的幅值都是變化的，也就是說，大多數結構和零件都是在變幅載荷下工作的。變幅載荷下的疲勞破壞，是不同頻率和幅值的載荷所造成的損傷逐漸累積的結果。因此，疲勞累積損傷是有限壽命設計的核心問題。

載荷分析的疲勞壽命設計方法

現在廣泛使用的疲勞壽命設計方法主要有以下幾種：無限壽命設計，安全壽命設計，損傷容限設計，機率疲勞設計。