本文關(guān)鍵詞：機(jī)翼結(jié)構(gòu)多軸疲勞壽命預(yù)測方法研究

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【摘要】：機(jī)械結(jié)構(gòu)在復(fù)雜載荷情況下的多軸疲勞壽命問題在近些年中得到越來越多的關(guān)注,在多軸疲勞研究過程中,影響因素相對較多,問題也更為復(fù)雜�，F(xiàn)如今,大多數(shù)機(jī)械與工程結(jié)構(gòu)都工作在多軸應(yīng)力狀態(tài)下。隨著產(chǎn)品安全需求的不斷提高,單軸疲勞理論已不能滿足高科技產(chǎn)品壽命設(shè)計(jì)的需求,多軸疲勞研究則越來越受到研究者的重視。機(jī)翼結(jié)構(gòu)作為主要承力部件,更是飛機(jī)飛行時(shí)升力的主要來源。機(jī)翼在起飛、平飛、降落等過程中受到各種載荷作用,研究其在復(fù)雜載荷下的疲勞壽命具有重要的實(shí)際工程意義。本文首先介紹了疲勞基礎(chǔ)及多軸疲勞的研究動(dòng)態(tài),并詳細(xì)闡述了多軸疲勞壽命理論。針對機(jī)翼結(jié)構(gòu)多軸疲勞的特點(diǎn),認(rèn)為基于臨界面法的多軸疲勞壽命分析方法適合多軸應(yīng)力狀態(tài)下機(jī)翼結(jié)構(gòu)的疲勞壽命分析。通過對機(jī)翼結(jié)構(gòu)外載特點(diǎn)的分析,為了能夠更加準(zhǔn)確的預(yù)測機(jī)翼結(jié)構(gòu)壽命,更加貼合機(jī)翼的實(shí)際服役狀態(tài),將采用流體力學(xué)與有限元分析相結(jié)合的方法,使用流體力學(xué)分析軟件fluent對起飛、平飛、降落三種工況下的飛行外載荷特性進(jìn)行了分析,并提取了每種工況下最符合工程實(shí)際的升力及阻力作為有限元分析中的外載荷。在有限元分析軟件abaqus中進(jìn)行了機(jī)翼結(jié)構(gòu)有限元分析,得到機(jī)翼強(qiáng)度、剛度狀態(tài),找出機(jī)翼結(jié)構(gòu)薄弱易損處,得到疲勞壽命分析所需要的應(yīng)力應(yīng)變結(jié)果。在fe-safe中,根據(jù)機(jī)翼結(jié)構(gòu)有限元分析結(jié)果,綜合各工況載荷情況,形成疲勞分析所需要的載荷循環(huán)。定義材料屬性創(chuàng)建新材料并選擇多軸疲勞算法,對機(jī)翼結(jié)構(gòu)進(jìn)行疲勞壽命分析。通過有限元后處理,得到機(jī)翼結(jié)構(gòu)的疲勞壽命情況以及疲勞薄弱位置。將所得結(jié)果進(jìn)行對比,得出應(yīng)力最大處與疲勞薄弱位置相吻合,并且所得機(jī)翼結(jié)構(gòu)最小起降循環(huán)次數(shù)在合理起降次數(shù)范圍之內(nèi)。所得疲勞壽命結(jié)果與工程實(shí)際相比較,可知本文所用方法可有效預(yù)測機(jī)翼結(jié)構(gòu)疲勞壽命,為機(jī)翼結(jié)構(gòu)疲勞分析提供新途徑,為設(shè)計(jì)時(shí)估算機(jī)翼使用壽命提供參考。
【關(guān)鍵詞】：多軸疲勞 機(jī)翼結(jié)構(gòu) 有限元分析 臨界面法 壽命預(yù)測
【學(xué)位授予單位】：南昌航空大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：V224
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 緒論8-16
• 1.1 研究背景與意義8-10
• 1.2 疲勞壽命分析研究進(jìn)展10-11
• 1.3.多軸疲勞壽命分析研究進(jìn)展11-14
• 1.4.飛機(jī)結(jié)構(gòu)疲勞研究進(jìn)展14-15
• 1.5 論文構(gòu)成15-16
• 第2章 多軸疲勞分析基礎(chǔ)16-29
• 2.1 疲勞概述16-18
• 2.1.1 疲勞的基本概念及疲勞破壞產(chǎn)生機(jī)理16-18
• 2.1.2 疲勞分類18
• 2.2 應(yīng)力狀態(tài)分析18-19
• 2.3 多軸疲勞的應(yīng)力與應(yīng)變19-21
• 2.3.1 主應(yīng)力19-20
• 2.3.2 主應(yīng)變20-21
• 2.4 多軸疲勞概述21-22
• 2.5 多軸疲勞損傷參量22-24
• 2.5.1 多軸疲勞破壞準(zhǔn)則淺析22-24
• 2.5.2 基于臨界面法的多軸疲勞損傷參量24
• 2.6 多軸疲勞損傷累積模型24-26
• 2.6.1 多軸疲勞比例加載損傷累積模型24-25
• 2.6.2 多軸疲勞非比例加載損傷累積模型25-26
• 2.7 多軸疲勞壽命預(yù)測方法26-27
• 2.7.1 基于應(yīng)力的多軸疲勞壽命預(yù)測方法26-27
• 2.7.2 基于應(yīng)變的多軸疲勞壽命預(yù)測方法27
• 2.7.3 基于臨界面法的多軸疲勞壽命預(yù)測方法27
• 2.8 本章小結(jié)27-29
• 第3章 機(jī)翼結(jié)構(gòu)氣動(dòng)特性及外載荷分析29-40
• 3.1 Fluent/Gambit軟件簡介29
• 3.2 機(jī)翼結(jié)構(gòu)氣動(dòng)特性計(jì)算29-32
• 3.2.1 流體計(jì)算模型29-30
• 3.2.2 流體網(wǎng)格劃分30-32
• 3.2.3 流體邊界條件設(shè)置32
• 3.3 氣動(dòng)計(jì)算結(jié)果分析32-38
• 3.3.1 爬升階段氣動(dòng)計(jì)算結(jié)果分析33-34
• 3.3.2 平飛階段氣動(dòng)計(jì)算結(jié)果分析34-36
• 3.3.3 降落階段氣動(dòng)計(jì)算結(jié)果分析36-38
• 3.4 機(jī)翼三種工況下的外載荷分析38-39
• 3.5 本章小結(jié)39-40
• 第4章 機(jī)翼結(jié)構(gòu)有限元分析40-52
• 4.1 機(jī)翼結(jié)構(gòu)有限元分析模型的建立40-41
• 4.1.1 建模軟件簡介40
• 4.1.2 機(jī)翼結(jié)構(gòu)模型的簡化40
• 4.1.3 機(jī)翼結(jié)構(gòu)建模40-41
• 4.2 機(jī)翼結(jié)構(gòu)有限元模型的建立41-44
• 4.2.1 有限元理論及ABAQUS簡介41-42
• 4.2.2 單元類型及材料特性設(shè)置42-43
• 4.2.3 有限元模型的建立43-44
• 4.3 機(jī)翼結(jié)構(gòu)有限元分析44-50
• 4.3.1 爬升階段的加載及有限元分析45-47
• 4.3.2 平飛階段的加載及有限元分析47-49
• 4.3.3 降落階段的加載及有限元分析49-50
• 4.4 三種工況下仿真結(jié)果綜合分析50-51
• 4.5 本章小結(jié)51-52
• 第5章 機(jī)翼結(jié)構(gòu)疲勞壽命分析52-67
• 5.1 Fe-safe軟件簡介52-53
• 5.2 綜合三種工況下主應(yīng)力主應(yīng)變分析53-58
• 5.3 載荷譜的編譯58-61
• 5.4 機(jī)翼結(jié)構(gòu)疲勞壽命分析61-66
• 5.4.1 基于Fe-safe的多軸疲勞分析步驟61
• 5.4.2 載荷步的生成61-62
• 5.4.3 載荷循環(huán)的設(shè)定62-63
• 5.4.4 定義材料參數(shù)63
• 5.4.5 疲勞算法的選取63-64
• 5.4.6 疲勞壽命結(jié)果分析64-66
• 5.5 本章小結(jié)66-67
• 第6章 結(jié)論與展望67-69
• 6.1 本文研究結(jié)論67-68
• 6.2 研究展望68-69
• 參考文獻(xiàn)69-73
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表論文及科研情況說明73-74
• 一、攻讀碩士期間發(fā)表的論文73
• 二、攻讀碩士期間參加科研情況73-74
• 致謝74-75

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