【摘要】：為了引起道路上行人和往來車輛的注意,確保我們的行車安全,每輛汽車上都配備了電喇叭,其性能的好壞將會(huì)直接關(guān)系著交通安全,因此喇叭的作用不能忽視。國內(nèi)的汽車用戶對(duì)喇叭的使用率以及性能需求相對(duì)國外來說要高許多,而國內(nèi)汽車?yán)壬a(chǎn)廠家出于成本或者其他因素的考慮并未將喇叭的壽命與性能提高到合適的水平。本文以某車用喇叭膜片為研究對(duì)象,對(duì)其疲勞壽命進(jìn)行研究,以期為膜片的結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)提供參考。主要開展了如下的研究工作:從疲勞裂紋的萌生、擴(kuò)展以及斷裂等方面解釋了疲勞產(chǎn)生的機(jī)理,具體說明了應(yīng)力集中、載荷形式、以及表面狀態(tài)等因素對(duì)疲勞壽命的影響。闡述了疲勞損傷累積理論,推導(dǎo)出通過線性累積損傷理論估算材料疲勞壽命的方法。描述了機(jī)械觸點(diǎn)式汽車?yán)鹊幕窘Y(jié)構(gòu)及工作原理,在往復(fù)電磁力的作用下,喇叭膜片不斷振動(dòng)從而向外輻射聲波,因此,喇叭膜片的碎裂成為喇叭失效的主要形式。利用Solidworks和Hypermesh建立喇叭膜片的有限元模型,對(duì)其劃分網(wǎng)格,約束并求解,得到該膜片的低階主振形,通過對(duì)比分析主振形情況,得出只有一階模態(tài)時(shí),膜片是做活塞式運(yùn)動(dòng)。再將經(jīng)Hypermesh處理過的喇叭膜片三維模型導(dǎo)入到Ansys中進(jìn)行諧響應(yīng)分析,簡(jiǎn)化電磁力為正弦激勵(lì),得到關(guān)鍵點(diǎn)的頻率-位移變化曲線和頻率-應(yīng)力變化曲線,分析主振方向及受應(yīng)力最大節(jié)點(diǎn),得出喇叭膜片受到最大應(yīng)力位置出現(xiàn)在其折線帶區(qū)域。通過試驗(yàn)采集動(dòng)鐵芯位移隨時(shí)間變化的信息,根據(jù)剛?cè)狁詈隙囿w動(dòng)力學(xué)的基本理論,在Adams中對(duì)喇叭膜片和動(dòng)鐵芯進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真分析,獲得喇叭膜片中心的載荷譜。利用疲勞分析軟件Fatigue對(duì)喇叭膜片的疲勞壽命進(jìn)行估計(jì),得出該膜片使用壽命最短的地方在靠近動(dòng)鐵芯的折線帶處,壽命為8.51×10~4次。最后基于喇叭膜片疲勞壽命的分析,根據(jù)有限差分法求解出各個(gè)因素的靈敏度,得到喇叭膜片厚度對(duì)疲勞壽命的影響最為敏感。建立正交試驗(yàn),經(jīng)過計(jì)算與分析,確定某車用喇叭膜片結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化方案,將喇叭膜片的疲勞壽命提高到了1.03×10~5次,為車用喇叭的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供參考。
【圖文】：

理一般包括三個(gè)階段：疲勞裂紋萌生，疲生指疲勞裂紋的起始。在裂紋形成之后，發(fā)生擴(kuò)展，最終會(huì)導(dǎo)致構(gòu)件的斷裂。裂制造過程中所產(chǎn)生的缺陷、孔、切口、力狀態(tài)時(shí)，容易產(chǎn)生塑性滑移。金屬材外部載荷會(huì)使構(gòu)件在某個(gè)方向上的最大會(huì)產(chǎn)生滑移，當(dāng)滑移深度達(dá)到幾個(gè)微米，，如圖 2-1 所示：

的擴(kuò)展是構(gòu)件在單軸軸向載荷的作用下形成了一條主裂紋向加載方向成 45°，與最大切應(yīng)力方向平行，長(zhǎng)度可以達(dá)的增加，其方向可能會(huì)發(fā)生偏離。主裂紋形成后將導(dǎo)致擴(kuò)力，這主要取決于應(yīng)力幅值和材料性能。體而言，循環(huán)載荷作用下引起的裂紋擴(kuò)展可以認(rèn)為是在裂生的劇烈的局部變形過程[32]；新的裂紋面形成是剪切和脫裂紋和裂紋頂端附近的塑性變形區(qū)只是局限于幾個(gè)晶粒直著主滑移帶方向以純剪切的方式發(fā)生擴(kuò)展，把這種機(jī)制形Ⅰ階段裂紋擴(kuò)展；當(dāng)應(yīng)力水平逐漸增大時(shí)，跨越數(shù)個(gè)晶粒端附近形成，這時(shí)裂紋擴(kuò)展沿著兩個(gè)滑移帶同時(shí)進(jìn)行或者機(jī)制定義為裂紋擴(kuò)展的第Ⅱ階段。疲勞裂紋擴(kuò)展的兩個(gè)階域和粗粒狀區(qū)域的區(qū)分可以明顯的體現(xiàn)在材料疲勞破壞的面為銀齒形，通常比較光滑，相反，第Ⅱ階段是突然斷裂比較粗糙。
【學(xué)位授予單位】：重慶交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U463.653

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2530082