本文關(guān)鍵詞：機械結(jié)構(gòu)集成疲勞設(shè)計方法及應(yīng)用研究

  更多相關(guān)文章： 集成疲勞設(shè)計 有限元 多軸疲勞 推耙機 坦克減速器 軟件開發(fā)

【摘要】：對于航空航天,發(fā)動機和車輛等領(lǐng)域內(nèi)的結(jié)構(gòu)設(shè)計,由交變載荷引起的疲勞問題是設(shè)計人員關(guān)注的重點,相對成熟的解決方案多集中在對樣機或服役中的結(jié)構(gòu)某一危險點處的疲勞壽命進行預(yù)測。與此不同,結(jié)構(gòu)集成抗疲勞設(shè)計要求設(shè)計人員在結(jié)構(gòu)設(shè)計階段即對結(jié)構(gòu)的壽命分布進行計算,并以此為標(biāo)準對結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化,因此,研究結(jié)構(gòu)集成抗疲勞設(shè)計方法對加快產(chǎn)品設(shè)計進程、降低開發(fā)成本具有重要意義。本文的研究重點是基于有限元的結(jié)構(gòu)疲勞設(shè)計,以有限元理論和疲勞壽命計算方法為基礎(chǔ),以交互式軟件的開發(fā)為載體,實現(xiàn)結(jié)構(gòu)疲勞壽命分布的計算,并結(jié)合國內(nèi)某工程機械有限公司的推耙機關(guān)鍵部件分析設(shè)計項目和國內(nèi)某軍工單位車輛仿真建模項目進行具體研究,其具體內(nèi)容主要包括：首先構(gòu)建有限元模塊,在得到網(wǎng)格模型的所有節(jié)點信息和單元信息后通過計算單元剛度矩陣、組裝整體剛度矩陣、添加邊界條件、求解有限元方程等步驟實現(xiàn)結(jié)構(gòu)分析的有限元模塊,該模塊可實現(xiàn)結(jié)構(gòu)整體強度的校核。然后建立疲勞計算模塊,主要包括單軸疲勞計算和多軸疲勞計算。針對這兩種不同的疲勞問題,分別采用雨流載荷循環(huán)計數(shù)和Wang-Brown多軸載荷循環(huán)計數(shù)法對單通道和多通道載荷進行載荷循環(huán)計數(shù)。對于單軸疲勞問題,采用名義應(yīng)力法求解單元的疲勞壽命,而對于多軸疲勞問題,采用一種基于降維思想的多軸疲勞損傷模型對單元疲勞壽命進行計算。最后再利用Miner線性損傷累積準則對單元各個載荷循環(huán)的疲勞損傷進行累積。最后,后處理模塊可將計算結(jié)果以云圖或文本的形式輸出。在疲勞計算前需獲得模型中各個單元的載荷歷程,此處本文提出了一種基于有限元方程的可快速獲得各個單元載荷分布的方法,可大大提高計算速度。通過坦克減速器齒輪壽命計算實例對本文開發(fā)的有限元分析和疲勞壽命計算一體化軟件的操作過程進行了詳細介紹,其分析結(jié)果表明該一體化軟件可以獲得結(jié)構(gòu)的壽命分布情況,并據(jù)此確定危險壽命位置,為設(shè)計人員提供參考數(shù)據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：集成疲勞設(shè)計 有限元 多軸疲勞 推耙機 坦克減速器 軟件開發(fā)
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TH123;TH122
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第1章 緒論9-23
• 1.1 課題研究背景及研究意義9-10
• 1.2 相關(guān)技術(shù)概述10-13
• 1.2.1 機械結(jié)構(gòu)一體化抗疲勞設(shè)計11
• 1.2.2 載荷譜與載荷循環(huán)計數(shù)11-12
• 1.2.3 名義應(yīng)力法壽命分析12
• 1.2.4 多軸疲勞壽命分析12-13
• 1.3 國內(nèi)外研究概況13-21
• 1.3.1 機械結(jié)構(gòu)一體化抗疲勞設(shè)計研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3.2 載荷循環(huán)計數(shù)方法研究現(xiàn)狀14-16
• 1.3.3 名義應(yīng)力法16-17
• 1.3.4 多軸疲勞問題17-21
• 1.4 本論文主要內(nèi)容21-23
• 第2章 有限元計算模塊23-41
• 2.1 單元剛度矩陣的構(gòu)建24-29
• 2.1.1 三節(jié)點三角形單元剛度矩陣24-26
• 2.1.2 節(jié)點四面體單元剛度矩陣26-29
• 2.2 有限元方程的構(gòu)建29-34
• 2.2.1 整體剛度矩陣的組裝29-30
• 2.2.2 引進邊界條件和載荷矩陣30-32
• 2.2.3 有限元方程求解32-34
• 2.3 單元載荷歷程的獲取34-36
• 2.4 有限元模塊的實現(xiàn)及應(yīng)用36-40
• 2.5 本章小結(jié)40-41
• 第3章 載荷循環(huán)計數(shù)模塊41-55
• 3.1 雨流計數(shù)法的原理和實現(xiàn)41-49
• 3.1.1 雨流計數(shù)法原理41-44
• 3.1.2 雨流計數(shù)法的數(shù)值實現(xiàn)44-46
• 3.1.3 雨流計數(shù)法應(yīng)用46-49
• 3.2 多軸載荷循環(huán)計數(shù)49-54
• 3.2.1 Wang-Brown多軸載荷循環(huán)計數(shù)原理及實現(xiàn)49-53
• 3.2.2 Wang-Brown多軸載荷循環(huán)計數(shù)的應(yīng)用53-54
• 3.3 本章小結(jié)54-55
• 第4章 疲勞壽命計算模塊55-71
• 4.1 名義應(yīng)力法及其應(yīng)用55-58
• 4.1.1 S-N曲線的定義55-57
• 4.1.2 平均應(yīng)力修正57-58
• 4.2 多軸疲勞計算模塊58-68
• 4.2.1 一種基于降維思想的多軸疲勞損傷模型59-63
• 4.2.2 多軸疲勞理論對推耙機工作裝置危險點進行壽命計算63-68
• 4.3 本章小結(jié)68-71
• 第5章 機械結(jié)構(gòu)集成疲勞設(shè)計方法應(yīng)用71-89
• 5.1 基于Gmsh的結(jié)構(gòu)疲勞壽命計算軟件簡介72-74
• 5.2 機械結(jié)構(gòu)疲勞設(shè)計應(yīng)用實例74-88
• 5.3 本章小結(jié)88-89
• 第6章 總結(jié)與展望89-93
• 6.1 總結(jié)89-90
• 6.2 展望90-93
• 參考文獻93-97

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 熊偉紅;向曉東;喻青;;基于名義應(yīng)力法的橋式起重機用鋼絲繩疲勞壽命估算[J];工業(yè)安全與環(huán)保;2014年07期

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 王英玉;金屬材料的多軸疲勞行為與壽命估算[D];南京航空航天大學(xué);2005年

，

本文編號：757861