基于立体视觉的构件双轴振动疲劳试验及耦合分析

发布时间：2019-08-06 06:31

【摘要】：疲劳导致的结构破坏在实际工程中占到70%左右,其中以振动疲劳引起结构破坏最为突出。对于振动疲劳的研究主要集中在理论方面以及单轴振动疲劳试验方面,研究的内容相对不够全面,特别是对于多轴振动疲劳试验的研究。以裂纹梁试件为分析对象,结合立体视觉方法对单轴、双轴振动疲劳进行了试验研究,主要包括预拉试件和未预拉试件。由高速数字图像相关系统采集一系列正弦交变载荷作用下预制裂纹梁试件裂纹周边区域的序列数字散斑图像,应用三维数字图像相关(Digital image correlation,DIC)技术计算获取试件固有频率的变化、预制裂纹尖端区域的位移场及应变场。通过对预制裂纹尖端区域在不同循环周期下离面方向位移、主应变、离面方向应变变化的分析位移、应变与循环周期之间的变化规律。同时基于Abaqus和fe-safe平台,建立试件动力学模型,完成通过模拟单轴、双轴振动疲劳得到的试件裂纹扩展情况与运用三维数字图像相关方法得到结果对比。由于模拟所得疲劳寿命结果,具有一定的准确性,因此模拟在单轴、双轴振动疲劳下试件厚度、宽度、预制裂纹深度、宽度、距固定端的长度以及一轴向激振位移的变化对试件疲劳寿命以及裂纹扩展的影响进行分析,得出预制裂纹深度、距固定端的长度以及一轴向激振位移对试件疲劳寿命以及裂纹扩展影响比较大。论文主要工作包括:1、建立起单轴、双轴振动疲劳的试验系统,该系统主要包括疲劳加载系统和数据采集系统,其中疲劳加载系统主要由支座、激振器、NI控制设备、功放、传感器等组成,数据采集系统主要由NI采集设备、传感器、高速摄像机、CCD控制器、图像采集和分析软件等组成;2、对未预拉的裂纹梁试件进行以X方向一阶固有频率振动疲劳试验。研究在预制裂纹距激振点不同长度、不同加载加速度时,试件固有频率的变化以及应用立体视觉的方法对单轴振动疲劳过程中试件的位移、应变场进行分析;3、对预拉的裂纹梁试件进行以X方向一阶固有频率振动疲劳试验。研究在不同加载加速度时,试件固有频率的变化以及通过立体视觉的方法对单轴振动疲劳过程中试件的位移、应变场进行分析;4、对未预拉伸的裂纹梁试件分别以X方向及Z方向以一阶固有频率同时进行振动疲劳试验。研究在预制裂纹距激振点不同长度、不同加载加速度时,试件固有频率的变化以及通过立体视觉的方法对双轴振动疲劳过程中试件的位移、应变场进行分析;5、建立裂纹梁试件模型,以fe-safe软件为计算平台,对单轴、双轴振动疲劳进行模拟得到试件的疲劳寿命。本研究考虑试件厚度、宽度、预制裂纹长度、宽度、位置对单轴、双轴振动疲劳寿命和裂纹扩展长度的影响以及在双轴振动疲劳过程中,一轴向激振力的变化对双轴振动疲劳试件寿命和裂纹扩展长度的影响。
【学位授予单位】：苏州科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：O346.2

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本文编号：2523365