金属结构疲劳破坏的计算机仿真分析

发布时间：2022-02-11 10:46

　　在实际生产中,机械设备重要零部件的故障往往造成生产停产和产出废品,严重的情况甚至造成人员的伤亡。板和梁是冶金桥式起重机金属结构的基本组成单元,而这些金属结构的损伤多以板、梁的疲劳裂纹表现其故障形式。随着大型金属结构的不断出现,由于裂纹未能及时发现而造成的疲劳裂纹扩展的结果往往造成整个结构的破坏,等到事故发生的时候一切已经不可挽回。因此,对结构和设备都需要及时准确的故障诊断,防范于未然。国内外学者在故障诊断方面做了大量的工作,提出了一系列结构损伤识别方法,但基于模态参数的损伤识别方法仍属于最普遍最基本的方法之一。在对结构疲劳裂纹的故障诊断中,本文主要对板裂纹的诊断研究,利用模态参数进行结构疲劳裂纹损伤识别。由于对裂纹的诊断是基于振动的宏观理论,故不考虑裂纹的尖端的应力情况。 本文对悬臂板模拟不同的位置、不同长度、不同角度的各种裂纹情况利用有限元分析软件ANSYS进行了数值仿真分析。在梁结构的振型斜率变化率基础上,得到了板结构两个方向的振型切角变化率。 冶金桥式起重机结构比较复杂,所受载荷和环境激励具有随机性,因此选择适当的诊断指标是很必要的。本文提出了固有频率变化率和振型切角... 

【文章来源】：武汉科技大学湖北省

【文章页数】：59 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

lb悬臂完好板有限元计算网格模型

声声声匀匀44400皿口口图4.Za悬臂薄板直裂纹损伤模型图4.Zb直裂纹有限元计算模型和裂纹局部细化网格模型选用有限元计算通用软件AnsyS中的Shell63单元进行有限元计算。采用的有限元计算模型和裂纹局部细化模型如图4.b2所示，单元网格大小为10二。得到裂纹位置距离固定端分别为IOOnnIl，200nnIl和3OOunll情况下，不同长度裂纹的前20阶固有频率值。如图4.3所示为距固定端a二10OnnIf，不同长度裂纹板和完好板的第一阶固有频率比较。如图4.4所示为长b=40nnrl，不同位置裂纹板和完好板的第一阶固有频率比较。采用的有限元模型如图4.2所示。由图4.3和图4.4可见，在同一位置，随着裂纹的增加，同一阶的固有频率值呈下降趋势。和完好板的固有频率相比，裂纹越长，固有频率变化越大。相同长度的裂纹，随距离固定边距离的增加

裂纹长度为b，单位:nnII。斜裂纹的夹角为O，单位:度。采用的有限元计算模型和裂纹局部细化模型如图4.sb所示，单元网格大小为IOunll。如图4.9所示为距离固定端a=IOOmm，o=45“的不同长度裂纹板和完好板的固有频率比较。

【参考文献】：
期刊论文
[1]残余力向量结构损伤诊断的神经网络方法[J]. 雷慧,李命成.  集美大学学报(自然科学版). 2001(03)
[2]结构裂纹位置识别的模态分析[J]. 唐小兵,陈定方,沈成武.  武汉理工大学学报. 2001(05)
[3]基于模型修改的结构损伤检测[J]. 鞠彦忠,盛严,陈景彦,陈建华,扬湘江.  东北电力学院学报. 2000(04)
[4]实用有限元计算方法的若干进展[J]. 郭书祥,冯立富.  机械强度. 2000(03)
[5]用附加质量与刚度修改结构简谐激励响应[J]. 于德介.  工程力学. 2000(03)
[6]机械故障诊断中的信息融合利用问题研究[J]. 袁小宏,屈梁生.  振动.测试与诊断. 1999(03)
[7]结构损伤识别和定位的基本原理与方法[J]. 董聪,丁辉,高嵩.  中国铁道科学. 1999(03)
[8]结构损伤对固有模态的影响及诊断[J]. 赵琪.  工程力学. 1999(03)
[9]用含裂纹的梁单元识别混凝土框架结构损伤[J]. 周先雁,刘希,沈蒲生.  振动工程学报. 1999(01)
[10]机械设备振动监测与故障诊断的发展与展望[J]. 陆建湖,黄文,毛汉领.  广西工学院学报. 1998(04)



本文编号：3620139