發(fā)布時(shí)間：2017-10-03 08:28

  本文關(guān)鍵詞：水平安定面作動(dòng)器結(jié)構(gòu)隨機(jī)振動(dòng)疲勞分析

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【摘要】：伴隨著現(xiàn)代飛機(jī)更高速度、更好機(jī)動(dòng)性的需求,飛機(jī)面臨的隨機(jī)振動(dòng)環(huán)境也越來(lái)越嚴(yán)峻。水平安定面作動(dòng)器是控制飛機(jī)縱向穩(wěn)定性的關(guān)鍵結(jié)構(gòu),長(zhǎng)期處于隨機(jī)振動(dòng)載荷中會(huì)造成作動(dòng)器結(jié)構(gòu)部件上萌生疲勞裂紋,這將嚴(yán)重影響到飛機(jī)的飛行安全。本文應(yīng)用隨機(jī)振動(dòng)和結(jié)構(gòu)疲勞壽命基本理論,利用有限元仿真對(duì)作動(dòng)器結(jié)構(gòu)進(jìn)行了隨機(jī)振動(dòng)疲勞分析,并與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了比較。首先,本文從時(shí)域和頻域兩個(gè)方面闡述了估算振動(dòng)疲勞壽命的方法,詳細(xì)介紹了這些方法的思路和計(jì)算過(guò)程,重點(diǎn)研究了基于應(yīng)力功率譜的頻域方法。其次,建立了水平安定面作動(dòng)器的有限元模型,分析了結(jié)構(gòu)的靜強(qiáng)度,確定了疲勞危險(xiǎn)區(qū)域。在了解作動(dòng)器結(jié)構(gòu)的固有特性后,對(duì)危險(xiǎn)區(qū)域進(jìn)行頻率響應(yīng)分析,結(jié)合激勵(lì)的功率譜獲得了危險(xiǎn)區(qū)域的應(yīng)力功率譜。最后,基于時(shí)域法、Bendat幅值分布模型所表示的窄帶法、Wirsching-Light公式以及Tunna公式所表示的窄帶近似法、Dirlik幅值分布模型所表示的寬帶法估算了危險(xiǎn)區(qū)域的隨機(jī)振動(dòng)疲勞壽命。結(jié)果表明:有限元仿真預(yù)測(cè)的危險(xiǎn)區(qū)域與試驗(yàn)中疲勞失效破壞的位置一致,上述方法預(yù)測(cè)的壽命和試驗(yàn)得到的壽命為同一量級(jí),驗(yàn)證了這些方法在作動(dòng)器隨機(jī)振動(dòng)疲勞壽命估算方面的有效性和可行性。在頻域法中,窄帶近似法預(yù)測(cè)的壽命更接近試驗(yàn)結(jié)果,而基于經(jīng)典的Dirlik模型預(yù)測(cè)的壽命比窄帶法還要短,說(shuō)明Dirlik模型有其特定的適用范圍,并不是完全適合所有的非窄帶隨機(jī)過(guò)程。本文通過(guò)一些振動(dòng)疲勞分析方法研究了水平安定面作動(dòng)器結(jié)構(gòu)的隨機(jī)振動(dòng)疲勞問(wèn)題,所做工作和所得的結(jié)論將會(huì)為改進(jìn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和金屬工藝等提供重要的參考依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：水平安定面作動(dòng)器 隨機(jī)振動(dòng) 疲勞壽命估算 功率譜密度 有限元仿真
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：O324;O346.2
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-12
• 注釋表12-13
• 第一章 緒論13-19
• 1.1 課題研究背景與意義13-14
• 1.2 振動(dòng)疲勞研究現(xiàn)狀14-18
• 1.2.1 國(guó)內(nèi)外研究概況14-16
• 1.2.2 振動(dòng)疲勞壽命估算16-18
• 1.3 本文主要工作18-19
• 第二章 隨機(jī)振動(dòng)的基本理論19-25
• 2.1 隨機(jī)變量的概率密度函數(shù)19-20
• 2.2 隨機(jī)過(guò)程的統(tǒng)計(jì)特征20-22
• 2.2.1 隨機(jī)過(guò)程的概念20-21
• 2.2.2 平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程的數(shù)字特征21-22
• 2.3 平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程的功率譜密度22-24
• 2.4 本章小結(jié)24-25
• 第三章 結(jié)構(gòu)振動(dòng)疲勞壽命估算方法25-37
• 3.1 結(jié)構(gòu)疲勞壽命基本理論25-29
• 3.1.1 疲勞累積損傷理論25-26
• 3.1.2 材料的S-N曲線26-27
• 3.1.3 平均應(yīng)力對(duì)S-N曲線的影響27-29
• 3.2 隨機(jī)振動(dòng)疲勞分析的時(shí)域法29-31
• 3.2.1 時(shí)域模擬方法29-30
• 3.2.2 載荷循環(huán)計(jì)數(shù)法30-31
• 3.3 隨機(jī)振動(dòng)疲勞分析的頻域法31-36
• 3.3.1 隨機(jī)穿越與損傷31-34
• 3.3.2 窄帶隨機(jī)過(guò)程的疲勞壽命估算34
• 3.3.3 寬帶隨機(jī)過(guò)程的疲勞壽命估算34-36
• 3.4 本章小結(jié)36-37
• 第四章 作動(dòng)器結(jié)構(gòu)有限元模型的建立37-47
• 4.1 結(jié)構(gòu)說(shuō)明37-39
• 4.2 作動(dòng)器結(jié)構(gòu)上的其他設(shè)備39
• 4.3 有限元建模39-46
• 4.3.1 結(jié)構(gòu)部件中面的抽取39-43
• 4.3.2 殼單元網(wǎng)格的劃分43-44
• 4.3.3 各個(gè)部件的連接44
• 4.3.4 增加的附屬質(zhì)量44-46
• 4.4 本章小結(jié)46-47
• 第五章 作動(dòng)器結(jié)構(gòu)的隨機(jī)振動(dòng)疲勞壽命估算47-68
• 5.1 振動(dòng)試驗(yàn)情況說(shuō)明47-48
• 5.2 有限元仿真分析流程48-49
• 5.3 作動(dòng)器結(jié)構(gòu)的靜強(qiáng)度分析49-52
• 5.3.1 載荷和約束工況49-50
• 5.3.2 靜強(qiáng)度分析結(jié)果50-51
• 5.3.3 結(jié)構(gòu)危險(xiǎn)區(qū)域51-52
• 5.4 作動(dòng)器結(jié)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)分析52-56
• 5.4.1 模態(tài)分析52-56
• 5.4.2 頻率響應(yīng)分析56
• 5.5 危險(xiǎn)區(qū)域的隨機(jī)振動(dòng)疲勞壽命估算56-67
• 5.5.1 危險(xiǎn)區(qū)域材料的疲勞特性56-57
• 5.5.2 危險(xiǎn)區(qū)域單元的應(yīng)力功率譜57-59
• 5.5.3 時(shí)域法估算的隨機(jī)振動(dòng)疲勞壽命59-60
• 5.5.4 頻域法估算的隨機(jī)振動(dòng)疲勞壽命60-65
• 5.5.5 各種方法下疲勞壽命結(jié)果的分析比較65-67
• 5.6 本章小結(jié)67-68
• 第六章 全文工作總結(jié)與展望68-70
• 6.1 本文主要工作總結(jié)68-69
• 6.2 后續(xù)工作及展望69-70
• 參考文獻(xiàn)70-73
• 致謝73-74
• 在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文74

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