線性振動(dòng)系統(tǒng)的疲勞壽命分析.pdf

1、航空航天、工程機(jī)械、汽車、礦山機(jī)械、特征設(shè)備等支撐著中國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的各個(gè)方面，疲勞破壞直接決定這些設(shè)備的使用與效率，所以疲勞壽命分析是機(jī)械設(shè)計(jì)的重要組成部分。在常見的疲勞壽命預(yù)測(cè)分析中，對(duì)實(shí)際機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)化，忽視實(shí)際工況中的各種隨機(jī)因素。為此，本文以隨機(jī)參數(shù)的線性機(jī)械系統(tǒng)對(duì)象，開展振動(dòng)誘導(dǎo)的疲勞破壞研究，主要研究工作有:
　　(1)針對(duì)任意載荷作用下確定參數(shù)線性機(jī)械系統(tǒng)的強(qiáng)迫振動(dòng)誘導(dǎo)的疲勞破壞問(wèn)題，使用復(fù)模態(tài)疊加法求解系統(tǒng)的振

2、動(dòng)響應(yīng)，并使用形函數(shù)法根據(jù)單元節(jié)點(diǎn)的響應(yīng)，求解系統(tǒng)任意位置的響應(yīng)以此求解名義應(yīng)力，采用Goodman準(zhǔn)則轉(zhuǎn)化為零均值應(yīng)力，通過(guò)雨流計(jì)數(shù)法統(tǒng)計(jì)出應(yīng)力循環(huán)歷程，再由材料的S-N疲勞壽命曲線，對(duì)每個(gè)應(yīng)力進(jìn)行疲勞累積，得到最終的疲勞壽命。
　　(2)針對(duì)隨機(jī)參數(shù)線性機(jī)械系統(tǒng)的隨機(jī)振動(dòng)疲勞破壞問(wèn)題，采用Newmark的數(shù)值方法結(jié)合隨機(jī)攝動(dòng)法求解系統(tǒng)振動(dòng)響應(yīng)的期望以及方差，并對(duì)形函數(shù)求導(dǎo)得到應(yīng)力及其時(shí)間導(dǎo)數(shù)的特性，使用隨機(jī)過(guò)程理論的穿越率求解

3、方法推導(dǎo)所有循環(huán)應(yīng)力的疲勞損傷，并累積最終的總的疲勞損傷，得到系統(tǒng)總的疲勞壽命。
　　(3)針對(duì)材料特征參數(shù)隨機(jī)退化的線性機(jī)械系統(tǒng)的隨機(jī)振動(dòng)疲勞問(wèn)題，采用Gamma過(guò)程理論描述線性系統(tǒng)剛度退化過(guò)程，選取Gamma過(guò)程參數(shù)，使用Monte Carlo模擬方法對(duì)退化量進(jìn)行驗(yàn)證，系統(tǒng)的其他參數(shù)同樣具有隨機(jī)性，采用離散的計(jì)算方式，多次計(jì)算得到最佳的離散形式，求解危險(xiǎn)點(diǎn)的應(yīng)力隨時(shí)間變化的情況，離散的時(shí)間段內(nèi)采用推導(dǎo)根據(jù)穿越率求解疲勞損傷的方