基于高斯混合模型的非高斯振动疲劳频域求解方法

很多机械结构在工作环境下经受的随机载荷有着较强的非高斯性,按照传统的高斯假设对这些结构进行疲劳计算会带来很大误差。针对非高斯载荷下结构疲劳寿命难以预测的问题,提出了一种非高斯随机载荷下对结构进行疲劳计算的频域方法。首先引入高斯混合模型(Gaussian mixture model,GMM)对载荷进行描述,并使用期望最大(expectation maximization,EM)算法对模型参数进行求解,建立的模型可以准确描述单峰及多峰非高斯载荷。在此基础上结合Tovo-Benasciutti方法推导出一种多峰非高斯载荷下的频域疲劳计算方法。为了对该方法进行验证,对一个双峰分布的非高斯载荷信号进行了疲劳分析,以雨流计数法作为参考,结果表明在双峰非高斯载荷下,对多种材料,该方法与直接使用传统频域疲劳计算方法相比计算精度提升明显,验证了该方法的精确性及较广的适用性。