基于细观力学的振动疲劳研究

发布时间：2021-03-11 00:38

　　在动态载荷作用下,飞行器局部结构会出现较大的响应,由此引起的疲劳破坏是结构破坏的主要形式之一。因此,对随机动载荷激励下飞行器典型结构进行振动疲劳寿命分析具有重要意义。本文拟在对多轴应力等效和细观力学影响进行深入研究的基础上,更准确地预估飞行器典型结构的振动疲劳寿命。在多轴应力等效方面,本文根据Von Mises和Lemaitre两种等效准则实现在频域范围内的多轴应力向单轴应力的转化,然后利用现有成熟的单轴振动疲劳分析理论进行寿命预估,解决了随机加载情况下结构的多轴疲劳问题。在细观力学方面,针对金属疲劳损伤高度局部性这一特点,本文提出了一种基于细观力学的损伤模型。该模型基于宏观单元与细观RVE的响应映射关系,将宏观疲劳问题转化为细观RVE的损伤破坏问题,认为振动疲劳寿命等于细观RVE的失效寿命。相比于传统时频域分析方法,模型进一步将振动疲劳寿命划分为微裂纹萌生寿命和扩展寿命两个阶段,并对随机激励下的各阶段疲劳寿命和损伤演化过程进行了分析计算。应用上述研究方法从理论上来说能够有效提高振动疲劳寿命预估精度。为了进一步验证相关理论的正确性和适用性,本文以一个航空典型加筋结构“九宫格壁板”为例进... 

【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

论文主要框架图

基于细观力学的振动疲劳研究第二章 振动疲劳寿命分析理论由于循环载荷引起的局部损伤的过程。疲劳问题主要可分为两的本质是一样的，但振动疲劳比常规疲劳复杂，其需要考虑结目前结构疲劳寿命的预估还是以常规疲劳的理论为基础的，常程度上同样适用于振动疲劳。本章将对疲劳寿命理论所涉及到方法作以介绍。-N 曲线试验是让被测试样受周期性载荷作用，多数情况下为恒定频率下发生破坏时应力幅值a 所对应的疲劳循环周次 N ，就能得到如

稳定恒幅载荷作用下结构的疲劳寿命可根据 S-N 曲线直接计算得到。而下，作用在实际结构上的载荷并不是稳定的恒幅应力，其应力幅值与平均应力是不断疲劳累积损伤理论研究的是变幅载荷作用下疲劳损伤的累积规律和疲劳破坏的准则，于疲劳寿命的预测而言是十分重要的[10]。变幅载荷加载条件下的损伤最先由 Palmgren 于 1924 年提出，随后 Miner 提出了线性准则，他认为各应力水平下的损伤是可以线性叠加的，如图 2.2 所示。假设i 为每个料的损伤值，则应力a ,i 下加载in 个循环周次后的损伤量为i in ，给定总损伤为i N 劳损伤定义为：i i ii ii i in nD DN N 式中，iN 为材料 S-N 曲线中应力幅值a ,i 所对应的疲劳破坏循环数。则各级载荷累计伤可以表示为：1miiinDN


本文编号：3075554