基于CAE的U形波纹管疲劳寿命研究.pdf 全文

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中国科学技术大学 硕士学位论文 基于CAE的U形波纹管疲劳寿命研究 姓名：田坤 申请学位级别：硕士 专业：机械电子工程 指导教师：竺长安 20100401 摘要 摘 要 在航空、航天、海洋、交通等重要工业领域，疲劳破坏是机械构件失效的 一种主要故障模式。伴随工程技术和材料科学的快速发展，人们对疲劳研究越 发重视，疲劳研究已成为重要的学科。 首先，本文对国内外疲劳研究的现状进行了阐述，介绍了全寿命分析法、 应力一应变分析法、功率谱密度法等当前普遍使用的疲劳分析方法，重点介绍了 S―N曲线的五种常用表达式和对称循环载荷，以及当载荷不对称时的平均应力 修正方法。指出了疲劳失效分类以及疲劳裂纹的产生、扩展和断裂机理。分析 了应力集中、表面质量、尺寸、使用环境等影响疲劳寿命的因素。 其次，用建模功能强大PRO／E进行建模，运用有限元软件ABAQUS进行静力 学分析。通过计算分析，得到U形波纹管应力应变的变化与设计参数之间的关 系。 然后，用疲劳寿命计算公式和疲劳分析软件MSC．FATIGUE对U形波纹管的 疲劳寿命进行计算，根据疲劳计算结果，进行了疲劳设计优化和波纹管的结构 参数优化。 最后按照设计要求，加工出两组波纹管，进行了疲劳试验，对设计和优化 的结果进行了验证，试验结果证明了分析结果的准确性。 实践证明，综合利用CAE软件进行波纹管建模、静力学分析以及疲劳寿命 分析是一种高效、可行且值得信赖的疲劳

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