機械結(jié)構(gòu)集成疲勞設(shè)計方法及應(yīng)用研究.pdf

1、對于航空航天、發(fā)動機和車輛等領(lǐng)域內(nèi)的結(jié)構(gòu)設(shè)計，由交變載荷引起的疲勞問題是設(shè)計人員關(guān)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(jié)構(gòu)某一危險點處的疲勞壽命進行預(yù)測。與此不同，結(jié)構(gòu)集成抗疲勞設(shè)計要求設(shè)計人員在結(jié)構(gòu)設(shè)計階段即對結(jié)構(gòu)的壽命分布進行計算，并以此為標(biāo)準(zhǔn)對結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化，因此，研究結(jié)構(gòu)集成抗疲勞設(shè)計方法對加快產(chǎn)品設(shè)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(jié)構(gòu)疲勞設(shè)計，以有限元理論和疲勞壽命計算方

2、法為基礎(chǔ)，以交互式軟件的開發(fā)為載體，實現(xiàn)結(jié)構(gòu)疲勞壽命分布的計算，并結(jié)合國內(nèi)某工程機械有限公司的推耙機關(guān)鍵部件分析設(shè)計項目和國內(nèi)某軍工單位車輛仿真建模項目進行具體研究，其具體內(nèi)容主要包括:首先構(gòu)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(jié)構(gòu)分析的有限元模塊，該模塊可實現(xiàn)結(jié)構(gòu)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(yīng)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(zhǔn)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(jié)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