為了準確預測裂紋梁結(jié)構(gòu)的疲勞壽命,提出一種裂紋梁結(jié)構(gòu)的振動與疲勞裂紋擴展耦合分析方法。首先,基于有限單元法建立裂紋梁結(jié)構(gòu)的動力學模型;然后,根據(jù)裂紋梁單元的特點,推導裂紋梁單元的應力強度因子表達式,在此基礎上應用Walker方程建立疲勞裂紋擴展增量計算式,再基于振動響應與裂紋擴展循環(huán)同步分析法,計算疲勞裂紋擴展壽命;基于該疲勞壽命預測模型,分析激振頻率、激振力幅值和應力比對裂紋梁疲勞壽命的影響;最后,對裂紋梁進行疲勞試驗,將試驗測量結(jié)果與模型計算結(jié)果進行比較,驗證所提出模型的準確性。研究結(jié)果表明:提出的疲勞壽命預測模型較好地表征了疲勞裂紋擴展壽命與其結(jié)構(gòu)參數(shù)之間的內(nèi)在關系,反映了振動對裂紋梁結(jié)構(gòu)疲勞壽命的影響;隨著激振頻率接近固有頻率,裂紋擴展速率增大,裂紋梁的疲勞壽命明顯降低;隨著激振力幅值增大,裂紋梁的應力強度因子幅增大,疲勞裂紋擴展壽命降低;隨著應力比增加,裂紋梁的疲勞壽命顯著提高。 

【文章來源】：中南大學學報(自然科學版). 2020,51(04)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：9 頁

【部分圖文】：

裂紋梁單元模型

Bi為第i個梁單元的協(xié)調(diào)矩陣；Ri為第i個梁單元的坐標轉(zhuǎn)換矩陣；fi為作用于第i個梁單元上的外力；qi為其他梁單元作用于第i梁單元上的單元作用力；mi為第i個梁單元的質(zhì)量矩陣；ki為第i個梁單元的剛度矩陣，當i=2時，k2=kc，當i≠2時，ki=ke。將含裂紋GARTEUR AG-11結(jié)構(gòu)中的n個梁單元的運動方程疊加，采用黏性阻尼模型[16]，得到其運動微分方程：

裂紋梁結(jié)構(gòu)振動與疲勞耦合分析流程

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于固有頻率的梁結(jié)構(gòu)疲勞損傷演化規(guī)律[J]. 衛(wèi)軍,杜永瀟.  中南大學學報(自然科學版). 2019(08)
[2]含多條裂紋梁的模態(tài)與振動疲勞壽命分析[J]. 馬一江,陳國平.  振動.測試與診斷. 2017(02)
[3]含裂紋懸臂梁的振動與疲勞耦合分析[J]. 劉文光,陳國平.  振動與沖擊. 2011(05)



本文編號：3330272