機械結構集成疲勞設計方法及應用研究.pdf

1、對于航空航天、發(fā)動機和車輛等領域內的結構設計，由交變載荷引起的疲勞問題是設計人員關注的重點，相對成熟的解決方案多集中在對樣機或服役中的結構某一危險點處的疲勞壽命進行預測。與此不同，結構集成抗疲勞設計要求設計人員在結構設計階段即對結構的壽命分布進行計算，并以此為標準對結構進行優(yōu)化，因此，研究結構集成抗疲勞設計方法對加快產(chǎn)品設計進程、降低開發(fā)成本具有重要意義。
　　本文的研究重點是基于有限元的結構疲勞設計，以有限元理論和疲勞壽命計算方

2、法為基礎，以交互式軟件的開發(fā)為載體，實現(xiàn)結構疲勞壽命分布的計算，并結合國內某工程機械有限公司的推耙機關鍵部件分析設計項目和國內某軍工單位車輛仿真建模項目進行具體研究，其具體內容主要包括:首先構建有限元模塊，在得到網(wǎng)格模型的所有節(jié)點信息和單元信息后通過計算單元剛度矩陣、組裝整體剛度矩陣、添加邊界條件、求解有限元方程等步驟實現(xiàn)結構分析的有限元模塊，該模塊可實現(xiàn)結構整體強度的校核。然后建立疲勞計算模塊，主要包括單軸疲勞計算和多軸疲勞計算。針對

3、這兩種不同的疲勞問題，分別采用雨流載荷循環(huán)計數(shù)和Wang-Brown多軸載荷循環(huán)計數(shù)法對單通道和多通道載荷進行載荷循環(huán)計數(shù)。對于單軸疲勞問題，采用名義應力法求解單元的疲勞壽命，而對于多軸疲勞問題，采用一種基于降維思想的多軸疲勞損傷模型對單元疲勞壽命進行計算。最后再利用Miner線性損傷累積準則對單元各個載荷循環(huán)的疲勞損傷進行累積。最后，后處理模塊可將計算結果以云圖或文本的形式輸出。在疲勞計算前需獲得模型中各個單元的載荷歷程，此處本文提出