機(jī)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(jī)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(diǎn)，相對成熟的解決方案多集中在對樣機(jī)或服役中的結(jié)構(gòu)某一危險點(diǎn)處的疲勞壽命進(jìn)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(jìn)行計算，并以此為標(biāo)準(zhǔn)對結(jié)構(gòu)進(jìn)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(jìn)程、降低開發(fā)成本具有重要意義。
　　本文的研究重點(diǎn)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(shí)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(jī)械有限公司的推耙機(jī)關(guān)鍵部件分析設(shè)計項(xiàng)目和國內(nèi)某軍工單位車輛仿真建模項(xiàng)目進(jìn)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(diǎn)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(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)分析的有限元模塊，該模塊可實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)整體強(qiáng)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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