动车水箱焊缝随机振动疲劳寿命仿真研究

发布时间：2022-10-19 09:55

　　大量试验研究表明,结构的疲劳破坏通常发生在焊缝处,焊接过程中容易产生气孔、咬边、杂质及裂纹等缺陷,这些缺陷导致焊缝存在应力集中问题,直接影响焊缝的使用寿命,焊缝疲劳研究一直是学术界比较关注的问题。特别是在随机载荷作用下的复杂焊接结构,建立正确的有限元模型,是进行疲劳分析的关键步骤之一。当前对焊接疲劳寿命的研究主要集中在单一焊接接头试样,而对复杂的焊接结构随机振动疲劳寿命研究较少。本文借助MSC.Fatigue软件,采用数值仿真的方法研究水箱及焊缝在随机振动载荷作用下的疲劳损伤问题。在模态分析的基础上,采用名义应力、频域、时域三种方法估算水箱的疲劳寿命,并与台架试验结果对比,验证本文采用数值仿真方法的正确性。主要研究内容如下:（1）为分析含水复杂结构的模态特性,以动车水箱为研究对象,分别基于流-固耦合和虚拟质量法计算其干、湿模态阵型及频率,并与锤击试验结果作对比分析,结果表明数值仿真结果与锤击试验结果基本吻合,干、湿模态各阶振型趋势基本一致,数值仿真方法正确有效并且干模态有限元模型可直接用于类似含水结构的动力学分析。（2）在干模态有限元模型的基础上建立包含焊缝在内的水箱有限元模型,根据B... 

【文章页数】：70 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 含水结构模态分析研究现状
        1.2.1 流固耦合湿模态研究现状
        1.2.2 虚拟质量干模态研究现状
    1.3 焊缝振动疲劳寿命研究现状
        1.3.1 焊缝振动疲劳实验研究现状
        1.3.2 基于名义应力法焊缝疲劳寿命研究现状
        1.3.3 基于频域法焊缝疲劳寿命研究现状
        1.3.4 基于时域法焊缝疲劳寿命研究现状
    1.4 本文研究内容
第2章 基于流-固耦合和虚拟质量法水箱模态分析
    2.1 概述
    2.2 水箱湿模态数值分析理论
    2.3 水箱模态分析数值仿真分析
        2.3.1 水箱湿模态有限元建模及分析
        2.3.2 水箱干模态有限元建模及分析
    2.4 模态试验与数值仿真对比
        2.4.1 锤击法模态试验
        2.4.2 试验与仿真结果对比
    2.5 本章小结
第3章 动车水箱疲劳振动试验及数值仿真研究
    3.1 概述
    3.2 焊缝疲劳分析理论
    3.3 水箱随机振动疲劳试验
        3.3.1 随机振动试验要求
        3.3.2 载荷输入
        3.3.3 随机振动试验结果
    3.4 水箱焊缝疲劳数值仿真
        3.4.1 有限元模型
        3.4.2 数值仿真结果
    3.5 本章小结
第4章 基于频域法水箱振动疲劳数值仿真
    4.1 概述
    4.2 频域法随机振动疲劳分析理论
        4.2.1 窄带随机振动疲劳寿命分析理论
        4.2.2 宽带随机振动疲劳寿命分析理论
    4.3 水箱频域振动疲劳寿命数值仿真分析
        4.3.1 水箱模态频率响应分析
        4.3.2 水箱随机振动分析
        4.3.3 随机振动疲劳寿命数值仿真
    4.4 本章小结
第5章 基于时域法水箱振动寿命数值仿真
    5.1 概述
    5.2 瞬态振动分析理论
    5.3 水箱时域振动疲劳寿命数值仿真分析
        5.3.1 模态法瞬态响应分析
        5.3.2 瞬态振动疲劳寿命数值仿真
    5.4 三种疲劳寿命数值仿真方法对比
    5.5 本章小结
总结与展望
    总结
    展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表的论文
学位论文评阅及答辩情况表


【参考文献】：
期刊论文
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博士论文
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硕士论文
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[2]686TEU集装箱船振动模态研究[D]. 闵振.集美大学 2015
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[4]基于双向流固耦合的200升水箱结构优化[D]. 胡萍.北京交通大学 2014
[5]车载设备随机振动疲劳寿命研究[D]. 顾晓华.南京航空航天大学 2013
[6]基于流固耦合分析的动车组水箱结构优化设计[D]. 梁闯.北京交通大学 2012
[7]附加水质量对船体总振动固有频率影响的研究[D]. 孙洋.大连理工大学 2008



本文编号：3693149