UFHLA帮助文档

前言

全功能单向或疲劳滞回环分析程序（Uniaxial or fatigue Hysteresis Loop Analysis）：UFHLA 已更新到 V 2.1，更新日期 2023.10.29，已经在使用的小伙伴可联系我免费更新，主页有联系方式。软件为绿色版，即点即用，不是 Matlab 插件，不需要任何辅助平台，也不需要安装，需注册，绑定电脑，永久有效，全网最佳。（注：本软件针对通用需一直都是免费更新、免费升级的）

软件 HLAMaster 只能处理抗震试验（拟静力）的滞回曲线，无法处理单向循环加载、疲劳试验等得到的滞回曲线，这是由于算法与分析内容的不同，为了对单向循环加载、疲劳试验等得到的滞回曲线进行处理，编写了程序 UFHLA。该程序可以对单向循环加载、疲劳试验等得到的滞回曲线进行处理，如分解滞回曲线、计算单个滞回环面积（耗散能）、计算阻尼比、割线刚度，弹性模量等。

更新日志

2022.06.15 UFHLA V 1.0，链接

版本描述：发布单向与疲劳滞回环处程序的第一个版本。

2022.08.20 UFHLA V 1.1, 链接

版本描述：修复部纷单)滞回曲线不能分解的错误；新增自定义阈值控制选项，可针对不同曲线进行单独调节。

2022.12.25 UFHLA V 2.0, 链接

版本描述：发布全功能单向与疲劳滞回环处理程序；新增滞回曲线预处理功能，包括曲线整体平滑、局部平滑、停顿点修正、Gif 动图制作；新增各项指标查看功能

2023.10.29 UFHLA V 2.1

版本描述：
- 重构基础算法，采用交互方式拆分滞回曲线，支持荷载、位移两种方式拆解
- 支持任意单向曲线的拆解，包括多级加载
- 调整界面 UI，更美观
- 支持删除滞回环、显示多圈滞回环功能
- 支持整体平滑，目前支持三种算法：CatmullRom、Chaikin、相邻平均法
- 支持评价指标导出，包括计算单个滞回环面积（耗散能）、输入总能量、弹性变形能、阻尼比、割线刚度，弹性模量等
- 支持停顿点修正
- 支持曲线动图制作
- …

软件界面

软件功能

功能	功能说明
导入、导出	TXT、CSV、XLS、XLSX
滞回曲线分解	可按力、位移拆解
输出滞回环信息	支持
删除指定滞回环	支持
评价指标查看	阻尼比、输入总能量、弹性变形能、滞回环面积 (耗散能)、累积耗能面积、割线刚度、滞回环峰值位移、滞回环峰值荷载、加载段弹性模量、卸载段弹性模量
撤销重做	所做的删除、拖动、插入数据操作均可以返回再重做
整体平滑（三种算法，删除跳点）	CatmullRom、Chaikin、相邻平均法
停顿点删除（方便处理数据）	支持
GIF 动图制作（自定义绘制速度）	支持
曲线图保存（方便展示）	支持
输出曲线信息	支持
更新	后续免费更新、支持答疑、支持定制化需求，针对该软件的合理需求，通用需求都免费升级，全网唯一一个有后续更新、有售后服务、有质量保证、更新迅速的滞回曲线处理软件。
价格	259

参数解释

阻尼比、割线刚度计算

参考《水电水利工程土工试验规程》（DL/T 5355-2006）第28.0.9条及相关论文，阻尼比及割线刚度 (即动弹性模量)的计算公式如下：

水电水利工程土工试验规程[S], 2006:111 P.; A5

滞回环面积（耗散能）、输入总能量、弹性变形能计算
以下引用的论文中，对滞回环面积如何定义的给出了详细的解释。图中 ABCF 的面积为输入总能量（Input energy）, 即加载段与坐标轴围成的面积； CDEF 的面积为弹性变形能，即卸载段与坐标轴围成的面积；ABCDE 的面积为滞回环面积，即耗散能。

关于面积的单位：

Wang, J., Li, J., Shi, Z. & Chen, J. Energy evolution and failure characteristics of red sandstone under discontinuous multilevel fatigue loading. International Journal of Fatigue 160, 106830 (2022).

Wang, J., Li, J., Shi, Z., Chen, J. & Lin, H. Fatigue characteristics and fracture behaviour of sandstone under discontinuous multilevel constant-amplitude fatigue disturbance. Engineering Fracture Mechanics 274, 108773 (2022).

张媛. 循环荷载条件下岩石变形损伤及能量演化的实验研究[D].重庆大学,2012.

加载段弹性模量、卸载段弹性模量

参考下面论文的定义：弹性模量是定义应力和应变关系的关键参数，将循环峰值应力值的３０％作为每个循环加载阶段近似线性段的起点，近似线性段的终点为循环峰值应力值的 7０％，确保弹性模量的近似线性段的起点和终点处于加载和卸载阶段。即从滞回环加载段截取峰值应力的 30%-70%的两点之间的斜率为加载段弹性模量，卸载段同理。

杨圣奇, 陶焱, 唐劲舟. 循环加载下单节理砂岩三轴强度与变形试验研究[J]. 中国矿业大学学报, 2020,49 (05): 819-825. DOI: 10.13247/j.cnki. Jcumt. 001163.

FAIRHURST C E,HUDSON J A.Draft ISRM suggested method for the complete stress-strain curve for intact rock in uniaxial compression[J].International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences,1999,36(3): 279-289.

累积耗能面积

即单圈滞回环面积累加。

软件操作

曲线拆解

针对单向、疲劳的曲线，采用交互的方式来拆解，需要身人为的选择来选择峰值，通过框选操作，可以方便的进行拆分。

软件会自动识别部分峰值，但是有时候识别不是很准确，所以可以直接人为的来选择，直接框选数据得波峰或波谷，软件会自动识别该段的峰值或谷值，峰值调整完毕后，点确认即可。当然，如果发现上一次没调整好，可以重复的进行调整，直到拆分成功。

操作提示：先选择是进行新增还是删除操作，然后在绘图区用鼠标中键框选即可，鼠标左键拖动。

评价指标查看、导出滞回数据

拆分成功后，才可以查看评价指标及导出滞回数据，因为需要针对每条曲线进行调整，所以软件并不支持批量导出，只能一个一个来。

操作提示：拆分正确后可查看评价指标、可导出滞回数据（调整峰值、评价指标、导出滞回数据三个按钮功能是有先后的，不是独立的；停顿点修正、整体平滑、动图制作三个按钮功能是独立的）。

导出的滞回环数据格式如下：

停顿点修正

就是把重合的点人为的去除，阈值就是两个点之间的距离，如果这两个点之间的距离小于阈值，则认为这两点重合，从而删除，图中红色的点即为要删除的停顿点。

整体平滑

试验得到的滞回曲线有抖动、噪点很正常，在原始曲线的基础上，适当的进行拟合，我认为是没问题的。提供5种算法来拟合曲线，每种算法效果不一样，需要自行尝试。
Catmull-Rom 算法： 曲线会经过其每一个控制点。
Chaikin(柴金)算法： 由一组控制点开始，通过细分生成的曲线的方法。
相邻平均法： 利用邻近数据的平均值来拟合曲线。
控制点数量： 对于 Catmull-Rom 和 Chaikin 算法，控制点数量较小时效果更好；对于相邻近似算法，控制点数量较大时效果更好；3种算法都需要保持控制量数量小于曲线点数量，否则报错。
插值点数： 影响较小，可以保持默认。
注意：平滑效果与控制点数量和拟合算法有关，可以多次尝试。