基于热机耦合作用车灯结构疲劳寿命预测与实验分析
发布时间：2021-05-08 05:13
汽车大灯是一种特殊的汽车零部件,是作为车辆的眼睛。车灯主要功能是在夜间帮助驾驶员安全行车,同时也对夜间行走的路人有着一个安全提示的作用。然而,车辆受到例如行车速度、路面情况、行车环境以及行车时间等复杂性因素的交互作用,车灯结构会发生结构失效的现象。车灯的失效会导致车辆在夜间的行驶安全,对人们夜间车辆的行驶造成不便,甚至会在行驶的过程中产生一定的交通事故。于是在合理的运用理论分析和性能测试的方式,对车灯振动失效产生的原因和现象进行剖析,研究车灯结构由振动疲劳引发的失效分析具有一定现实意义。本文中采用ANSYS18.2版本的有限元软件对结构进行分析,并且结合有限元方法和动力学分析理论,对现代车灯的结构特点和工作环境的特点,建立车灯的有限元模型。在建模的步骤中,合理的简化车灯各部分构件,对于各构件间的连接方式,针对链接的不同部位,采用了固连、耦合、弹簧单元以及弹簧单元耦合的结合方式。在建模模式上,采取了多物理场顺序耦合的参数化建模方式,避免了有限元建模过程中出现复杂结构的建模和修正困难的问题。论文的研究工作主要有如下四点:1、首先,使用有限元分析软件ANSYS处理结构,以获得在热负荷条件下结...
【文章来源】：广东工业大学广东省
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题研究的背景及意义
1.2 国内外研究现状及分析
1.2.1 车灯研究现状
1.2.2 结构热机耦合研究现状
1.2.3 国内外振动疲劳寿命预测现状
1.3 课题研究内容
1.3.1 研究对象结构简况
1.3.2 研究内容与方法
1.3.3 技术路线
第二章 热学与振动疲劳理论基础
2.1 引言
2.2 有限单元分析法的应用
2.2.1 ANSYS软件介绍
2.3 传热学理论
2.3.1 热传导经典理论
2.3.2 车灯的热对流
2.3.3 车灯的热辐射
2.4 随机振动理论基础
2.4.1 随机过程的统计特征[45]
2.4.2 谱密度
2.4.3 各态历经随机过程
2.4.4 影响振动疲劳寿命因素
2.4.5 振动疲劳失效准则
2.5 结构疲劳寿命预测方法
2.5.1 基于应力的疲劳模型
2.5.2 基于应变的疲劳模型
2.5.3 基于能量的疲劳模型
2.5.4 基于蠕变的疲劳模型
2.5.5 基于损伤破坏的疲劳模型
2.6 章节小结
第三章 基于温度的疲劳仿真分析
3.1 引言
3.2 车灯内的温度变化
3.2.1 温度场与等温面
3.2.2 初始边界条件
3.3 热应力理论
3.3.1 热应力概述
3.3.2 热弹性力学基本方程
3.3.3 热弹性理论的基本方程
3.4 有限元模型的建立
3.4.1 三维设计软件CATIA简介
3.4.2 车灯整灯结构模型的处理
3.4.3 车灯构成的材料
3.4.4 车灯结构网格的划分
3.4.5 边界约束设置和加载求解
3.5 寿命计算与分析
3.5.1 热应力讨论与分析
3.5.2 灯体受热应力寿命分析
3.6 本章小结
第四章 车灯振动疲劳仿真分析
4.1 引言
4.2 车灯结构振动疲劳分析
4.2.1 车灯的振动环境
4.2.2 有限元模拟流程
4.3 模态分析简介
4.3.1 模态分析理论基础
4.3.2 结构的固有模态
4.4 车灯结构振动疲劳分析
4.4.1 输入载荷
4.4.2 材料的性质
4.5 车灯结构的振动疲劳寿命预测
4.5.1 车灯疲劳寿命求解流程
4.5.2 Manson高周疲劳经验公式
4.5.3 Miner线性累积损伤理论
4.5.4 基于高斯分布的Steinberg模型
4.6 振动疲劳寿命计算
4.6.1 车灯疲劳寿命求解流程
4.7 本章小结
第五章 热与振动耦合下的疲劳寿命
5.1 引言
5.2 耦合作用下的寿命计算
5.3 热载荷条件下的疲劳寿命
5.4 车灯结构随机振动疲劳分析
5.4.1 载荷输入与材料
5.4.2 材料的S-N曲线
5.4.3 Goodman公式的应用
5.4.4 结果分析
5.5 振动疲劳寿命计算
5.5.1 热机耦合下灯体的疲劳寿命分析
5.6 热负荷与随机振动的疲劳寿命
5.7 本章小结
第六章 实验试验分析
6.1 引言
6.2 实验方案
6.2.1 加速寿命公式
6.2.2 实验方案的设计
6.2.3 实验设备仪器
6.3 试验过程
6.3.1 模态试验原理与方法
6.3.2 随机振动实验
6.4 实验结果
6.4.1 模态实验结果
6.4.2 随机振动实验结果
6.5 本章小结
总结与展望
参考文献
攻读学位期间发表的成果
致谢
本文编号：3174740
【文章来源】：广东工业大学广东省
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题研究的背景及意义
1.2 国内外研究现状及分析
1.2.1 车灯研究现状
1.2.2 结构热机耦合研究现状
1.2.3 国内外振动疲劳寿命预测现状
1.3 课题研究内容
1.3.1 研究对象结构简况
1.3.2 研究内容与方法
1.3.3 技术路线
第二章 热学与振动疲劳理论基础
2.1 引言
2.2 有限单元分析法的应用
2.2.1 ANSYS软件介绍
2.3 传热学理论
2.3.1 热传导经典理论
2.3.2 车灯的热对流
2.3.3 车灯的热辐射
2.4 随机振动理论基础
2.4.1 随机过程的统计特征[45]
2.4.2 谱密度
2.4.3 各态历经随机过程
2.4.4 影响振动疲劳寿命因素
2.4.5 振动疲劳失效准则
2.5 结构疲劳寿命预测方法
2.5.1 基于应力的疲劳模型
2.5.2 基于应变的疲劳模型
2.5.3 基于能量的疲劳模型
2.5.4 基于蠕变的疲劳模型
2.5.5 基于损伤破坏的疲劳模型
2.6 章节小结
第三章 基于温度的疲劳仿真分析
3.1 引言
3.2 车灯内的温度变化
3.2.1 温度场与等温面
3.2.2 初始边界条件
3.3 热应力理论
3.3.1 热应力概述
3.3.2 热弹性力学基本方程
3.3.3 热弹性理论的基本方程
3.4 有限元模型的建立
3.4.1 三维设计软件CATIA简介
3.4.2 车灯整灯结构模型的处理
3.4.3 车灯构成的材料
3.4.4 车灯结构网格的划分
3.4.5 边界约束设置和加载求解
3.5 寿命计算与分析
3.5.1 热应力讨论与分析
3.5.2 灯体受热应力寿命分析
3.6 本章小结
第四章 车灯振动疲劳仿真分析
4.1 引言
4.2 车灯结构振动疲劳分析
4.2.1 车灯的振动环境
4.2.2 有限元模拟流程
4.3 模态分析简介
4.3.1 模态分析理论基础
4.3.2 结构的固有模态
4.4 车灯结构振动疲劳分析
4.4.1 输入载荷
4.4.2 材料的性质
4.5 车灯结构的振动疲劳寿命预测
4.5.1 车灯疲劳寿命求解流程
4.5.2 Manson高周疲劳经验公式
4.5.3 Miner线性累积损伤理论
4.5.4 基于高斯分布的Steinberg模型
4.6 振动疲劳寿命计算
4.6.1 车灯疲劳寿命求解流程
4.7 本章小结
第五章 热与振动耦合下的疲劳寿命
5.1 引言
5.2 耦合作用下的寿命计算
5.3 热载荷条件下的疲劳寿命
5.4 车灯结构随机振动疲劳分析
5.4.1 载荷输入与材料
5.4.2 材料的S-N曲线
5.4.3 Goodman公式的应用
5.4.4 结果分析
5.5 振动疲劳寿命计算
5.5.1 热机耦合下灯体的疲劳寿命分析
5.6 热负荷与随机振动的疲劳寿命
5.7 本章小结
第六章 实验试验分析
6.1 引言
6.2 实验方案
6.2.1 加速寿命公式
6.2.2 实验方案的设计
6.2.3 实验设备仪器
6.3 试验过程
6.3.1 模态试验原理与方法
6.3.2 随机振动实验
6.4 实验结果
6.4.1 模态实验结果
6.4.2 随机振动实验结果
6.5 本章小结
总结与展望
参考文献
攻读学位期间发表的成果
致谢
本文编号：3174740
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