航天结构振动疲劳寿命估计方法研究

发布时间：2021-02-13 04:10

　　在航天工程中,严酷的振动环境极易引起结构的疲劳失效,导致航天结构不能正常运行,甚至会造成严重事故。由于振动疲劳损伤的累积过程是不可逆的,疲劳损伤一旦产生将不能消除,同时疲劳破坏发生前没有明显的塑性变形,对航天结构的危害不易被发现,而疲劳破坏一旦发生就会引起巨大的影响。因此,航天结构的振动疲劳寿命估计研究具有十分重要的工程价值。本文以航天结构为应用背景,对随机振动疲劳寿命的估算方法与随机振动疲劳试验和仿真进行了深入研究,主要工作有:（1）分析总结了振动疲劳的相关理论,包括材料疲劳特性、疲劳累积损伤理论,简要介绍了随机振动的特征,重点阐述了结构随机振动疲劳寿命估算的几种时域和频域方法。（2）设计并完成了带有缺口的典型悬臂梁结构的随机振动疲劳寿命试验。利用固有频率下降5%对应的时间作为结构的随机振动疲劳寿命,获得了三轴向随机振动环境下的试件寿命,分析了可能干扰试验结果的影响因素。（3）提出了基于有限元动力学仿真和疲劳寿命估计理论的随机振动疲劳寿命估计方法。以悬臂梁和典型航天支架结构为例,首先利用MSC.Patran&Nastran对结构进行模态分析,之后再进行频响分析和随机振动分析,... 

【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校

【文章页数】：70 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
注释表
缩略词
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 振动疲劳的研究历程
        1.2.1 疲劳概念的提出及发展
        1.2.2 随机振动疲劳研究历程
        1.2.3 振动疲劳试验发展历程
    1.3 本文主要研究内容
第二章 疲劳理论及随机振动疲劳寿命估计方法
    2.1 引言
    2.2 材料疲劳特性
        2.2.1 材料疲劳寿命曲线
        2.2.2 平均应力及其修正
    2.3 疲劳累积损伤理论
        2.3.1 线性疲劳累积损伤理论
        2.3.2 非线性疲劳累积损伤理论
        2.3.3 Miner法则下疲劳寿命曲线的修正
    2.4 随机振动
        2.4.1 随机振动的分类
        2.4.2 随机过程的统计特性
        2.4.3 随机响应的疲劳寿命估计
    2.5 随机振动疲劳寿命估计方法
        2.5.1 随机振动疲劳寿命估计的时域方法
        2.5.2 随机振动疲劳寿命估计的频域方法
    2.6 本章小结
第三章 随机振动疲劳试验
    3.1 引言
    3.2 试验件与夹具
    3.3 振动环境
    3.4 试验系统、过程及结果
    3.5 本章小结
第四章 随机振动疲劳仿真
    4.1 引言
    4.2 有限元软件应用
    4.3 疲劳寿命估计方法的应用
        4.3.1 振动疲劳寿命估计
        4.3.2 疲劳寿命估计结果及对比分析
    4.4 航天支架结构振动疲劳仿真
        4.4.1 振动疲劳寿命估计
        4.4.2 疲劳寿命估计结果对比分析
    4.5 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 全文总结
    5.2 工作展望
参考文献
致谢
攻读硕士期间发表的论文


【参考文献】：
期刊论文
[1]一种新的非高斯随机振动疲劳寿命估计方法[J]. 袁毅,程军圣.  振动与冲击. 2014(18)
[2]多轴应力响应下结构振动疲劳寿命预估的时域方法研究[J]. 白春玉,牟让科,马君峰,曹明红,齐丕骞.  机械科学与技术. 2013(02)
[3]振动疲劳试验寿命确定方法研究[J]. 杨万均,施荣明.  机械设计与研究. 2012(02)
[4]随机载荷循环作用下的机械结构疲劳寿命预测模型[J]. 王正,王增全,何洪.  中国机械工程. 2012(01)
[5]工程结构的振动疲劳问题[J]. 姚起杭,姚军.  应用力学学报. 2006(01)
[6]飞机典型构件振动疲劳寿命分析[J]. 张积亭,周苏枫.  机械科学与技术. 2002(S1)
[7]线性随机结构的平稳随机响应[J]. 林家浩,易平.  计算力学学报. 2001(04)
[8]随机振动载荷作用下的结构疲劳寿命估算[J]. 董保童,施荣明,朱广荣.  飞机设计. 2001(03)
[9]结构振动疲劳问题的特点与分析方法[J]. 姚起杭,姚军.  机械科学与技术. 2000(S1)
[10]一种基于材料韧性耗散分析的疲劳损伤定量新方法[J]. 叶笃毅,王德俊,童小燕,姚磊江.  实验力学. 1999(01)

博士论文
[1]结构振动疲劳寿命分析方法研究[D]. 王明珠.南京航空航天大学 2009
[2]机车车辆零部件的疲劳寿命预测仿真[D]. 阳光武.西南交通大学 2005

硕士论文
[1]飞机结构联接件振动损伤特性研究[D]. 高金贺.沈阳航空工业学院 2006



本文编号：3031948