本文關(guān)鍵詞：基于應(yīng)變映射技術(shù)的振動(dòng)疲勞壽命分析

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【摘要】：隨著現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的飛速發(fā)展,各種機(jī)械設(shè)備、機(jī)電產(chǎn)品、運(yùn)輸工具以及武器裝備都朝著高壓、高速、高溫的方向發(fā)展,使得結(jié)構(gòu)所處的振動(dòng)環(huán)境日趨復(fù)雜,由此造成的結(jié)構(gòu)失效也越來(lái)越多,而振動(dòng)疲勞破壞是結(jié)構(gòu)失效的主要形式之一。因此,研究和修正振動(dòng)疲勞壽命分析方法,提高結(jié)構(gòu)在振動(dòng)環(huán)境中的疲勞壽命預(yù)估精度,對(duì)于理論研究和工程實(shí)際都具有極其重要的意義。對(duì)振動(dòng)疲勞壽命預(yù)估方法的研究總是朝著計(jì)算更方便、結(jié)果更可靠的方向發(fā)展的。本文針對(duì)提高振動(dòng)疲勞壽命精度的問(wèn)題,通過(guò)考慮加載順序的影響、對(duì)應(yīng)變響應(yīng)進(jìn)行映射等方法在時(shí)域和頻域方面進(jìn)行了深入研究。在時(shí)域方面,本文根據(jù)考慮加載順序的損傷曲線法,提出了計(jì)算時(shí)域歷程兩個(gè)極端情況下結(jié)構(gòu)疲勞壽命最小值和最大值的壽命估算方法。然后針對(duì)因應(yīng)力集中影響無(wú)法準(zhǔn)確采集危險(xiǎn)位置響應(yīng)信號(hào)這一問(wèn)題,提出了基于模態(tài)疊加法的應(yīng)變響應(yīng)映射技術(shù),先通過(guò)應(yīng)變片采集的應(yīng)變時(shí)間歷程映射得到危險(xiǎn)位置的應(yīng)變時(shí)域歷程,再根據(jù)危險(xiǎn)位置的應(yīng)變信號(hào)預(yù)估結(jié)構(gòu)的疲勞壽命區(qū)間,并且得到了比較理想的壽命預(yù)估結(jié)果。在頻域方面,本文借助時(shí)域法中損傷曲線法這一累積損傷模型,提出了一種用三次曲線修正壽命結(jié)果的方法,對(duì)幾種傳統(tǒng)頻域算法下得到疲勞壽命進(jìn)行了修正,得到相對(duì)準(zhǔn)確且偏于安全的結(jié)果。另外,本文中提出的幾種方法均以2024-O鋁合金試驗(yàn)件隨機(jī)振動(dòng)疲勞試驗(yàn)為試驗(yàn)依據(jù),以某航空單位單加筋板為工程算例,進(jìn)行了驗(yàn)證。
【關(guān)鍵詞】：隨機(jī)振動(dòng) 疲勞試驗(yàn) 疲勞壽命分析 加載次序 壽命區(qū)間 應(yīng)力響應(yīng)映射
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TB53
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-14
• 第一章 緒論14-20
• 1.1 引言14-15
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀15-18
• 1.2.1 試驗(yàn)方面15-16
• 1.2.2 理論方面16-18
• 1.3 本文主要內(nèi)容18-20
• 第二章 振動(dòng)疲勞分析基本理論20-28
• 2.1 材料的S-N曲線20-21
• 2.2 影響結(jié)構(gòu)疲勞壽命的主要因素21-24
• 2.2.1 平均應(yīng)力的影響21-22
• 2.2.2 尺寸效應(yīng)的影響22
• 2.2.3 應(yīng)力集中的影響22-23
• 2.2.4 表面狀態(tài)的影響23-24
• 2.3 Miner線性累積損傷理論24-25
• 2.4 振動(dòng)疲勞失效準(zhǔn)則25-27
• 2.4.1 直接觀測(cè)法26
• 2.4.2 動(dòng)態(tài)應(yīng)變法26
• 2.4.3 固有頻率法26-27
• 2.5 振動(dòng)疲勞壽命估算方法27
• 2.6 本章小結(jié)27-28
• 第三章 隨機(jī)振動(dòng)疲勞試驗(yàn)分析28-46
• 3.1 試驗(yàn)件和夾具28-32
• 3.1.1 試驗(yàn)件28-29
• 3.1.2 試驗(yàn)夾具29-31
• 3.1.3 試驗(yàn)配重31-32
• 3.2 模態(tài)分析試驗(yàn)32-36
• 3.2.1 試驗(yàn)原理與過(guò)程32-34
• 3.2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果34-36
• 3.3 有限元仿真36-41
• 3.3.1 有限元建模36
• 3.3.2 模態(tài)分析36-37
• 3.3.3 頻響及隨機(jī)響應(yīng)分析37-40
• 3.3.4 隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)載荷的確定40-41
• 3.4 隨機(jī)振動(dòng)疲勞試驗(yàn)41-45
• 3.4.1 試驗(yàn)原理及設(shè)備41-43
• 3.4.2 試驗(yàn)結(jié)果43-45
• 3.4.3 試驗(yàn)結(jié)果分析45
• 3.5 本章小結(jié)45-46
• 第四章 基于損傷曲線法的振動(dòng)疲勞壽命預(yù)估46-60
• 4.1 隨機(jī)過(guò)程的時(shí)域模擬方法46-48
• 4.1.1 三角級(jí)數(shù)法46-47
• 4.1.2 逆傅里葉變換法47-48
• 4.2 雨流循環(huán)計(jì)數(shù)法48-53
• 4.2.1 雨流計(jì)數(shù)法的基本原理49-50
• 4.2.2 雨流計(jì)數(shù)法的快速實(shí)現(xiàn)50-53
• 4.3 損傷曲線法53-56
• 4.4 疲勞壽命區(qū)間的計(jì)算56-59
• 4.4.1 技術(shù)路線56-58
• 4.4.2 算例分析58-59
• 4.5 本章小結(jié)59-60
• 第五章 隨機(jī)振動(dòng)疲勞壽命預(yù)估的頻域法60-73
• 5.1 隨機(jī)過(guò)程基本理論60-66
• 5.1.1 功率譜密度函數(shù)60-61
• 5.1.2 隨機(jī)過(guò)程譜參數(shù)61-64
• 5.1.3 幅值概率密度函數(shù)64-66
• 5.2 壽命評(píng)估的分析方法66-68
• 5.2.1 窄帶分布法66
• 5.2.2 寬帶過(guò)程的窄帶近似法66-67
• 5.2.3 寬帶分布法67-68
• 5.3 頻域法壽命估算結(jié)果68-69
• 5.4 頻域壽命結(jié)果的修正69-72
• 5.4.1 修正思路和方法69-72
• 5.4.2 修正后的頻域壽命結(jié)果72
• 5.5 本章小結(jié)72-73
• 第六章 基于應(yīng)變映射的振動(dòng)疲勞壽命預(yù)估73-84
• 6.1 響應(yīng)映射方法73-77
• 6.1.1 基于動(dòng)力學(xué)方程的響應(yīng)映射技術(shù)73-75
• 6.1.2 基于應(yīng)變模態(tài)疊加法的應(yīng)變響應(yīng)映射75-77
• 6.2 算例與分析77-83
• 6.3 本章小結(jié)83-84
• 第七章 工程算例分析84-94
• 7.1 加筋板的有限元分析84-90
• 7.1.1 模型的建立84-86
• 7.1.2 模態(tài)分析86-88
• 7.1.3 頻響和隨機(jī)分析88-90
• 7.2 加筋板疲勞壽命的頻域計(jì)算90
• 7.3 加筋板疲勞壽命的時(shí)域計(jì)算90-93
• 7.3.1 壽命初步預(yù)估結(jié)果90-91
• 7.3.2 應(yīng)力集中系數(shù)的獲取91-92
• 7.3.3 映射后壽命預(yù)估結(jié)果92-93
• 7.4 本章小結(jié)93-94
• 第八章 結(jié)論和展望94-96
• 8.1 本文總結(jié)94-95
• 8.2 后續(xù)研究工作展望95-96
• 參考文獻(xiàn)96-101
• 致謝101-102
• 在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文102

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：943754