基于应变映射技术的振动疲劳寿命分析

发布时间：2017-09-29 19:16

  本文关键词：基于应变映射技术的振动疲劳寿命分析

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【摘要】：随着现代工业技术的飞速发展,各种机械设备、机电产品、运输工具以及武器装备都朝着高压、高速、高温的方向发展,使得结构所处的振动环境日趋复杂,由此造成的结构失效也越来越多,而振动疲劳破坏是结构失效的主要形式之一。因此,研究和修正振动疲劳寿命分析方法,提高结构在振动环境中的疲劳寿命预估精度,对于理论研究和工程实际都具有极其重要的意义。对振动疲劳寿命预估方法的研究总是朝着计算更方便、结果更可靠的方向发展的。本文针对提高振动疲劳寿命精度的问题,通过考虑加载顺序的影响、对应变响应进行映射等方法在时域和频域方面进行了深入研究。在时域方面,本文根据考虑加载顺序的损伤曲线法,提出了计算时域历程两个极端情况下结构疲劳寿命最小值和最大值的寿命估算方法。然后针对因应力集中影响无法准确采集危险位置响应信号这一问题,提出了基于模态叠加法的应变响应映射技术,先通过应变片采集的应变时间历程映射得到危险位置的应变时域历程,再根据危险位置的应变信号预估结构的疲劳寿命区间,并且得到了比较理想的寿命预估结果。在频域方面,本文借助时域法中损伤曲线法这一累积损伤模型,提出了一种用三次曲线修正寿命结果的方法,对几种传统频域算法下得到疲劳寿命进行了修正,得到相对准确且偏于安全的结果。另外,本文中提出的几种方法均以2024-O铝合金试验件随机振动疲劳试验为试验依据,以某航空单位单加筋板为工程算例,进行了验证。
【关键词】：随机振动 疲劳试验 疲劳寿命分析 加载次序 寿命区间 应力响应映射
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB53
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-14
• 第一章 绪论14-20
• 1.1 引言14-15
• 1.2 国内外研究现状15-18
• 1.2.1 试验方面15-16
• 1.2.2 理论方面16-18
• 1.3 本文主要内容18-20
• 第二章 振动疲劳分析基本理论20-28
• 2.1 材料的S-N曲线20-21
• 2.2 影响结构疲劳寿命的主要因素21-24
• 2.2.1 平均应力的影响21-22
• 2.2.2 尺寸效应的影响22
• 2.2.3 应力集中的影响22-23
• 2.2.4 表面状态的影响23-24
• 2.3 Miner线性累积损伤理论24-25
• 2.4 振动疲劳失效准则25-27
• 2.4.1 直接观测法26
• 2.4.2 动态应变法26
• 2.4.3 固有频率法26-27
• 2.5 振动疲劳寿命估算方法27
• 2.6 本章小结27-28
• 第三章 随机振动疲劳试验分析28-46
• 3.1 试验件和夹具28-32
• 3.1.1 试验件28-29
• 3.1.2 试验夹具29-31
• 3.1.3 试验配重31-32
• 3.2 模态分析试验32-36
• 3.2.1 试验原理与过程32-34
• 3.2.2 实验结果34-36
• 3.3 有限元仿真36-41
• 3.3.1 有限元建模36
• 3.3.2 模态分析36-37
• 3.3.3 频响及随机响应分析37-40
• 3.3.4 随机振动试验载荷的确定40-41
• 3.4 随机振动疲劳试验41-45
• 3.4.1 试验原理及设备41-43
• 3.4.2 试验结果43-45
• 3.4.3 试验结果分析45
• 3.5 本章小结45-46
• 第四章 基于损伤曲线法的振动疲劳寿命预估46-60
• 4.1 随机过程的时域模拟方法46-48
• 4.1.1 三角级数法46-47
• 4.1.2 逆傅里叶变换法47-48
• 4.2 雨流循环计数法48-53
• 4.2.1 雨流计数法的基本原理49-50
• 4.2.2 雨流计数法的快速实现50-53
• 4.3 损伤曲线法53-56
• 4.4 疲劳寿命区间的计算56-59
• 4.4.1 技术路线56-58
• 4.4.2 算例分析58-59
• 4.5 本章小结59-60
• 第五章 随机振动疲劳寿命预估的频域法60-73
• 5.1 随机过程基本理论60-66
• 5.1.1 功率谱密度函数60-61
• 5.1.2 随机过程谱参数61-64
• 5.1.3 幅值概率密度函数64-66
• 5.2 寿命评估的分析方法66-68
• 5.2.1 窄带分布法66
• 5.2.2 宽带过程的窄带近似法66-67
• 5.2.3 宽带分布法67-68
• 5.3 频域法寿命估算结果68-69
• 5.4 频域寿命结果的修正69-72
• 5.4.1 修正思路和方法69-72
• 5.4.2 修正后的频域寿命结果72
• 5.5 本章小结72-73
• 第六章 基于应变映射的振动疲劳寿命预估73-84
• 6.1 响应映射方法73-77
• 6.1.1 基于动力学方程的响应映射技术73-75
• 6.1.2 基于应变模态叠加法的应变响应映射75-77
• 6.2 算例与分析77-83
• 6.3 本章小结83-84
• 第七章 工程算例分析84-94
• 7.1 加筋板的有限元分析84-90
• 7.1.1 模型的建立84-86
• 7.1.2 模态分析86-88
• 7.1.3 频响和随机分析88-90
• 7.2 加筋板疲劳寿命的频域计算90
• 7.3 加筋板疲劳寿命的时域计算90-93
• 7.3.1 寿命初步预估结果90-91
• 7.3.2 应力集中系数的获取91-92
• 7.3.3 映射后寿命预估结果92-93
• 7.4 本章小结93-94
• 第八章 结论和展望94-96
• 8.1 本文总结94-95
• 8.2 后续研究工作展望95-96
• 参考文献96-101
• 致谢101-102
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文102

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：943754