大量試驗研究表明,結(jié)構(gòu)的疲勞破壞通常發(fā)生在焊縫處,焊接過程中容易產(chǎn)生氣孔、咬邊、雜質(zhì)及裂紋等缺陷,這些缺陷導致焊縫存在應(yīng)力集中問題,直接影響焊縫的使用壽命,焊縫疲勞研究一直是學術(shù)界比較關(guān)注的問題。特別是在隨機載荷作用下的復雜焊接結(jié)構(gòu),建立正確的有限元模型,是進行疲勞分析的關(guān)鍵步驟之一。當前對焊接疲勞壽命的研究主要集中在單一焊接接頭試樣,而對復雜的焊接結(jié)構(gòu)隨機振動疲勞壽命研究較少。本文借助MSC.Fatigue軟件,采用數(shù)值仿真的方法研究水箱及焊縫在隨機振動載荷作用下的疲勞損傷問題。在模態(tài)分析的基礎(chǔ)上,采用名義應(yīng)力、頻域、時域三種方法估算水箱的疲勞壽命,并與臺架試驗結(jié)果對比,驗證本文采用數(shù)值仿真方法的正確性。主要研究內(nèi)容如下:（1）為分析含水復雜結(jié)構(gòu)的模態(tài)特性,以動車水箱為研究對象,分別基于流-固耦合和虛擬質(zhì)量法計算其干、濕模態(tài)陣型及頻率,并與錘擊試驗結(jié)果作對比分析,結(jié)果表明數(shù)值仿真結(jié)果與錘擊試驗結(jié)果基本吻合,干、濕模態(tài)各階振型趨勢基本一致,數(shù)值仿真方法正確有效并且干模態(tài)有限元模型可直接用于類似含水結(jié)構(gòu)的動力學分析。（2）在干模態(tài)有限元模型的基礎(chǔ)上建立包含焊縫在內(nèi)的水箱有限元模型,根據(jù)B... 

【文章頁數(shù)】：70 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 研究背景與意義
    1.2 含水結(jié)構(gòu)模態(tài)分析研究現(xiàn)狀
        1.2.1 流固耦合濕模態(tài)研究現(xiàn)狀
        1.2.2 虛擬質(zhì)量干模態(tài)研究現(xiàn)狀
    1.3 焊縫振動疲勞壽命研究現(xiàn)狀
        1.3.1 焊縫振動疲勞實驗研究現(xiàn)狀
        1.3.2 基于名義應(yīng)力法焊縫疲勞壽命研究現(xiàn)狀
        1.3.3 基于頻域法焊縫疲勞壽命研究現(xiàn)狀
        1.3.4 基于時域法焊縫疲勞壽命研究現(xiàn)狀
    1.4 本文研究內(nèi)容
第2章 基于流-固耦合和虛擬質(zhì)量法水箱模態(tài)分析
    2.1 概述
    2.2 水箱濕模態(tài)數(shù)值分析理論
    2.3 水箱模態(tài)分析數(shù)值仿真分析
        2.3.1 水箱濕模態(tài)有限元建模及分析
        2.3.2 水箱干模態(tài)有限元建模及分析
    2.4 模態(tài)試驗與數(shù)值仿真對比
        2.4.1 錘擊法模態(tài)試驗
        2.4.2 試驗與仿真結(jié)果對比
    2.5 本章小結(jié)
第3章 動車水箱疲勞振動試驗及數(shù)值仿真研究
    3.1 概述
    3.2 焊縫疲勞分析理論
    3.3 水箱隨機振動疲勞試驗
        3.3.1 隨機振動試驗要求
        3.3.2 載荷輸入
        3.3.3 隨機振動試驗結(jié)果
    3.4 水箱焊縫疲勞數(shù)值仿真
        3.4.1 有限元模型
        3.4.2 數(shù)值仿真結(jié)果
    3.5 本章小結(jié)
第4章 基于頻域法水箱振動疲勞數(shù)值仿真
    4.1 概述
    4.2 頻域法隨機振動疲勞分析理論
        4.2.1 窄帶隨機振動疲勞壽命分析理論
        4.2.2 寬帶隨機振動疲勞壽命分析理論
    4.3 水箱頻域振動疲勞壽命數(shù)值仿真分析
        4.3.1 水箱模態(tài)頻率響應(yīng)分析
        4.3.2 水箱隨機振動分析
        4.3.3 隨機振動疲勞壽命數(shù)值仿真
    4.4 本章小結(jié)
第5章 基于時域法水箱振動壽命數(shù)值仿真
    5.1 概述
    5.2 瞬態(tài)振動分析理論
    5.3 水箱時域振動疲勞壽命數(shù)值仿真分析
        5.3.1 模態(tài)法瞬態(tài)響應(yīng)分析
        5.3.2 瞬態(tài)振動疲勞壽命數(shù)值仿真
    5.4 三種疲勞壽命數(shù)值仿真方法對比
    5.5 本章小結(jié)
總結(jié)與展望
    總結(jié)
    展望
參考文獻
致謝
攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文
學位論文評閱及答辯情況表


【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于隨機振動理論的焊接結(jié)構(gòu)疲勞壽命概率預測方法研究[J]. 方吉,李季濤,王悅東,兆文忠.  工程力學. 2016(03)
[2]汽車燃油箱流固耦合模態(tài)分析[J]. 付廣,梁靜強,羅慧娟,呂俊成.  汽車科技. 2016(02)
[3]基于主S-N曲線的焊接結(jié)構(gòu)振動疲勞的仿真分析[J]. 劉德剛,李亞波.  鐵道車輛. 2016(01)
[4]核電廠非能動安全殼冷卻系統(tǒng)儲水箱的振動特性分析[J]. 李曉蒙,何錚.  南方能源建設(shè). 2015(04)
[5]海洋立管濕模態(tài)振動分析[J]. 姜峰,鄭運虎,梁瑞,杜超飛.  西南石油大學學報(自然科學版). 2015(05)
[6]充液容器流固耦合模態(tài)仿真分析研究[J]. 薛杰,何尚龍,杜大華,李鋒.  火箭推進. 2015(01)
[7]連接件振動疲勞壽命分析的名義應(yīng)力法[J]. 崔泗鵬,姚衛(wèi)星,夏天翔.  中國機械工程. 2014(18)
[8]隨機振動加載條件下鋁合金加筋板的疲勞行為(英文)[J]. 胡海濤,李玉龍,索濤,趙峰,苗應(yīng)剛,薛璞,鄧瓊.  Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2014(05)
[9]柔性飛艇主氣囊干濕模態(tài)分析與影響因素[J]. 陳宇峰,陳務(wù)軍,何艷麗,張大旭.  上海交通大學學報. 2014(02)
[10]虛擬質(zhì)量法在運載火箭模態(tài)分析中的應(yīng)用[J]. 崔高偉,洪良友,張冬梅.  強度與環(huán)境. 2013(05)

博士論文
[1]焊接接頭振動疲勞的數(shù)值模擬[D]. 范文學.內(nèi)蒙古工業(yè)大學 2014
[2]CFD數(shù)值仿真建模技術(shù)研究及其在高速動車組中的驗證[D]. 王東屏.大連交通大學 2006

碩士論文
[1]含焊接缺陷的動車組車體疲勞壽命預測研究[D]. 劉業(yè)華.大連交通大學 2015
[2]686TEU集裝箱船振動模態(tài)研究[D]. 閔振.集美大學 2015
[3]高速動車組車下懸吊水箱設(shè)備液固耦合振動分析和影響研究[D]. 羅超勇.西南交通大學 2014
[4]基于雙向流固耦合的200升水箱結(jié)構(gòu)優(yōu)化[D]. 胡萍.北京交通大學 2014
[5]車載設(shè)備隨機振動疲勞壽命研究[D]. 顧曉華.南京航空航天大學 2013
[6]基于流固耦合分析的動車組水箱結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計[D]. 梁闖.北京交通大學 2012
[7]附加水質(zhì)量對船體總振動固有頻率影響的研究[D]. 孫洋.大連理工大學 2008



本文編號：3693149