МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ Расчеты и испытания на прочность МЕТОДЫ СХЕМАТИЗАЦИИ СЛУЧАЙНЫХ ПРОЦЕССОВ НАГРУЖЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ МАШИН И КОНСТРУКЦИЙ И СТАТИСТИЧЕСКОГО ПРЕДСТАВЛЕНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ГОСТ 25.101-83

Дата введения 1984-07-01

Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 12 июля 1983 г. N 3066 дата введения установлена 01.07.84

Ограничение срока действия снято по протоколу N 3-93 Межгосударственного совета по стандартизации, метрологии и сертификации (ИУС 5-6-93)

Настоящий стандарт устанавливает методы схематизации случайных процессов нагружения, возникающих в условиях эксплуатации или испытаний элементов машин и конструкций, и статистического представления результатов схематизации.

Результаты схематизации используют для:

расчетной оценки усталостной долговечности элементов по критериям накопления усталостных повреждений на стадиях до появления макроскопической усталостной трещины и ее развития;

сравнительной оценки процессов нагружения однотипных элементов с целью выявления наиболее нагруженных элементов;

количественной оценки эксплуатационных режимов машин и конструкций по их повреждающему воздействию;

моделирования реального нагружения элементов при испытаниях на усталость и расчетном определении характеристик их сопротивления усталости.

Настоящий стандарт не распространяется на методы вычисления корреляционных, автокорреляционных функций и спектральных плотностей процессов реального нагружения, а также методы выбора теоретического закона распределения и проверки согласия с эмпирическим распределением.

1.1. Объектом исследования является реализация случайного процесса нагружения элементов машин или конструкции (изменение во времени нормальных и касательных напряжений, сил, моментов, линейных и угловых деформаций и др.)  , далее - процесса нагружения.

1.2. Схематизация процессов нагружения элементов машин и конструкций и статистическое представление результатов схематизации включает следующие этапы:

предварительная подготовка процесса нагружения к схематизации;

дискретизация процесса нагружения (ГОСТ 23207-78 );

вычисление статистических характеристик дискретной последовательности ординат процесса нагружения; 

выделение экстремумов процесса по дискретной последовательности его ординат;

замена реального процесса нагружения схематизированным по выбранному методу схематизации;

получение эмпирических распределений нагрузок схематизированного процесса и вычисление основных статистических характеристик распределений.

Примечание. В зависимости от применяемых алгоритмов и технических средств допускается изменение последовательности и исключение этапов.

1.3. Схематизацию процессов нагружения проводят применительно к блоку нагружения (ГОСТ 23207-78 ), который соответствует совокупности последовательных значений переменных нагрузок, возникающих в элементе конструкции за какой-либо характерный период эксплуатации (один полет самолета,   километров пробега автомобиля по дороге определенного профиля,  часов работы и т.д.).

1.4. Длительность записи или длина реализации процесса нагружения, соответствующая блоку нагружения, должна содержать не менее 1000 экстремумов   процесса.

Примечание. Допускается проводить схематизацию для коротких процессов с числом экстремумов менее 1000. В этом случае рекомендуется оценивать погрешность, вносимую использованием недостаточно представительных по числу экстремумов реализаций.

1.5. При схематизации не учитывают колебания, амплитуда которых меньше половины ширины класса.

1.6. Термины и определения, применяемые в стандарте, соответствуют ГОСТ 23207-78 , ГОСТ 21878-76 . Условные обозначения приведены в приложении 1.

1.7. Теоретические основы стандарта приведены в приложении 5.

2.1.1. Разбиение процесса нагружения на классы

Диапазон изменения нагрузок процесса

разбивается равноотстоящими уровнями нагрузок на классы шириной

Величина   отражает масштаб при схематизации и показывает, какая нагрузка соответствует одному классу. Количество классов   должно удовлетворять неравенству

Нумерация классов   производится снизу вверх в направлении возрастания нагрузок процесса, начиная с первого класса в области  . Пример разбиения на классы показан на черт.1.

Класс, в который попадает значение средней нагрузки  , называется классом средней нагрузки и обозначается  . Класс, в котором располагается значение нагрузки, равное нулю, обозначается  .

Если величина нагрузки попадает на границу класса, то ее следует относить к классу с большим номером.

2.1.2. Определение максимальной частоты процесса  

Для определения   разбивают процесс на 20-50 равных фрагментов длительностью  , измеряемой в секундах. В каждом фрагменте подсчитывают количество экстремумов. Соседние экстремумы, образующие размах меньше ширины класса, не подсчитывают. Значение  определяют по формуле 

где   - максимальное для рассмотренных фрагментов число экстремумов.

2.1.3 Определение минимальной длины процесса нагружения 

Минимальную длину процесса нагружения, необходимую для схематизации, выбирают с учетом п.1.4, что обеспечивает достаточную статистическую представительность результатов.