典型舱段在三轴与单轴随机振动下应力及疲劳损伤等效的研究

发布时间：2017-12-20 04:12

  本文关键词：典型舱段在三轴与单轴随机振动下应力及疲劳损伤等效的研究　出处：《西安电子科技大学》2015年硕士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：随机振动试验常用于考核火箭、导弹等产品的环境适应性和结构动强度。传统的振动试验常采用三个正交轴依次进行的单轴振动来近似等效多轴振动试验。但随着被试产品不断复杂多样化,传统单轴振动试验的缺陷越来越明显。大量的实践证明多轴振动试验能发现未被传统振动试验发现的潜在故障,更加真实地模拟实际的振动环境。但是目前关于三轴振动的试验标准尚且不成熟,建立科学合理的三轴振动试验标准是亟待解决的问题。有研究表明若直接将传统的单轴振动试验谱加载到三轴振动台进行振动试验,可能会使试件过试验,甚至会对按照单轴振动标准设计的成熟产品造成损伤。若考虑将三轴随机振动与单轴随机振动的应力响应以及疲劳损伤进行等效,令二者产生同样的衡量效果,就必须对三轴振动激励谱进行适当裁剪。本论文分别从三轴随机振动与单轴随机振动的应力响应等效以及疲劳损伤等效出发,对现有的单轴振动载荷谱进行裁剪,为建立三轴振动试验标准提供依据,具体完成工作如下:1、对结构动力学相关理论进行了研究,主要研究了结构固有特性及频域内随机激励与响应的关系,并对有限元仿真技术的相关知识进行探究。通过结构模态仿真算例及随机振动仿真算例,验证了有限元仿真软件Ansys Workbench的计算精度,为后续分析奠定基础。2、利用Ansys Workbench软件对外伸梁进行单轴与三轴的随机振动分析研究,对比该结构在两种工况下应力响应差异。根据输入均方根值与响应均方根值的关系,得出线性系统输入与输出满足线性关系的结论,为后文载荷谱的剪裁提供依据。根据频域内随机振动响应与载荷的关系,推导了一种频域随机载荷简便识别方法,并利用简单模型进行了可行性验证。3、对复杂舱段结构,进行了CAD/CAE模型的简化与修复的研究,根据舱段在振动环境中的实际情况设置了接触类型及约束位置,建立舱段的有限元模型。然后进行模态分析,确定舱段结构的固有频率及振型。之后由给定的控制点加速度响应谱,运用载荷识别相关理论知识,对基础加速度激励谱进行反求,在此基础上对舱段结构进行单轴与三轴随机振动应力响应对比分析,并根据线性系统输入与输出的关系,确立三轴振动谱的剪裁系数,给出基于应力响应等效的三轴振动谱裁剪方案。4、研究了随机振动下结构疲劳损伤的估算方法,利用有限元仿真软件对悬臂梁的疲劳寿命进行了估算,并与实际试验结果进行比对,验证疲劳估算方法的可靠性。计算了舱段结构在单轴与三轴振动下的疲劳寿命,对比分析三轴振动产生的疲劳损伤量与单轴依次振动疲劳损伤量总和的大小关系,建立基于疲劳损伤等效的三轴振动谱裁剪方案。
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V216.2

【参考文献】

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本文编号：1310697