机械疲劳寿命预测与可靠性设计关键技术研究

发布时间：2022-12-18 06:11

　　在汽车、工程机械、矿山机械、特种装备等关乎国计民生的诸多领域，其中机械结构关键零部件的疲劳损伤寿命预测与可靠度计算，多年以来一直是众多专家学者的研究热点。在疲劳损伤寿命预测方面，一般采用Miner准则、Coten-Dolan准则进行；而在可靠性设计方面，则是基于应力-强度理论的传统力学模型。然而，由于损伤模型中经验系数的存在以及传统计算方法的单一性，导致了疲劳寿命与可靠性优化的计算结果与真实值之间的偏离，在实际工作中产生安全隐患。因此，如何提高疲劳寿命预测与可靠性计算结果的准确性，并开展科学合理且有效的研究工作，就显得非常紧迫与必要。 本文追踪国内外的相关研究进展，在Miner准则、Manson准则的基础上，提出了一种基于虚拟区间长度等分的改进疲劳损伤寿命分析模型，并与可靠度的高精求解结合起来，考虑到可靠性稳健元素，通过模糊数学理论和粒子群算法，对系统可靠性的稳健优化设计方法开展进一步研究。研究工作的创新点主要体现在以下方面： 1)提出一种虚拟区间长度等分的疲劳损伤寿命计算模型。在传统Miner准则基础上，将疲劳载荷谱的加载工作应力/区间/频数进行虚拟化等分，建立了一种... 

【文章页数】：145 页

【学位级别】：博士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 工程背景及选题目的和意义
    1.2 疲劳损伤寿命模型与可靠性设计研究现状
    1.3 疲劳可靠性设计研究的发展趋势
    1.4 本文研究的内容
第2章 虚拟区间长度等分的疲劳损伤寿命模型
    2.1 引言
    2.2 疲劳损伤模型理论
    2.3 基于虚拟区间长度等分的疲劳寿命计算模型
        2.3.1 虚拟区间长度等分方法
        2.3.2 疲劳损伤计算因子的修正方法
    2.4 Manson-Halford 模型的研究与改进
        2.4.1 Manson-Halford 疲劳损伤修正
        2.4.2 双线性损伤曲线拐点系数权重研究
        2.4.3 双线性损伤计算幂指数研究
    2.5 应用算例
    2.6 本章小结
第3章 基于 P-S-N 的可靠度高精求解方法
    3.1 前言
    3.2 基于 P-S-N 的可靠度计算数学模型
        3.2.1 可靠度求解一般方法
        3.2.2 P-S-N 曲线研究
        3.2.3 基于 P-S-N 可靠度计算数学模型
    3.3 基于 P-S-N 的可靠度高精求解方法
        3.3.1. 高精求解流程框图
        3.3.2. 求解算法实现
    3.4 算例分析
    3.5 本章小结
第4章 基于智能算法的可靠性稳健优化设计
    4.1 模糊算法基本理论
    4.2 基于可靠性的多目标模糊优化设计
        4.2.1 可靠性设计方法
        4.2.2 可靠性模糊优化数学模型
        4.2.3 模糊优化理论及求解策略
    4.3 可靠性模糊优化算例
    4.4 粒子群算法基本理论
    4.5 改进的粒子群算法
        4.5.1 动态加速常数的粒子群优化算法
        4.5.2 速度自适应的粒子群优化算法
        4.5.3 实验验证
    4.6 基于改进粒子群算法的可靠性稳健优化
        4.6.1 多目标可靠性稳健优化设计模型
        4.6.2 基于参数策略的粒子群算法求解
    4.7 可靠性稳健优化设计算例
    4.8 本章小结
第5章 工程应用
    5.1 板簧疲劳寿命仿真分析
        5.1.1 钢板弹簧三维数模
        5.1.2 有限元模型建立
        5.1.3 应力仿真分析结果
        5.1.4 疲劳寿命仿真分析
    5.2 钢板弹簧物理样机疲劳寿命试验
    5.3 基于区间长度等分损伤模型的疲劳寿命计算预测
    5.4 本章小结
结论与展望
参考文献
附录 A：攻读博士学位期间发表的学术论文
附录 B：攻读博士学位期间出版的教材、专著
附录 C：攻读博士学位期间主持的科研项目
致谢



本文编号：3721507