基于隨機(jī)有限元仿真的一次性機(jī)械零件疲勞彈性失效研究.pdf

1、一次性機(jī)械零件特指從投入使用到報(bào)廢經(jīng)歷時(shí)間相對(duì)較短的一類機(jī)械產(chǎn)品，在航空和軍事行業(yè)應(yīng)用較多。相對(duì)常規(guī)機(jī)械零件，一次性機(jī)械零件除了使用時(shí)間短，承受的近屈服低周疲勞載荷和變形方式也與傳統(tǒng)機(jī)械的高周疲勞方式不同。本文使用疲勞彈性失效概念來(lái)衡量這一變形過(guò)程，使用疲勞彈性失效壽命來(lái)衡量這類產(chǎn)品的使用壽命，以0.2％殘余變形量為限提出了疲勞彈性失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。同時(shí)基于蒙特卡洛方法建立了隨機(jī)有限元模型用于疲勞彈性失效過(guò)程的仿真分析，并進(jìn)行了相關(guān)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

2、，為一次性機(jī)械零件的設(shè)計(jì)和校核提出了一種新的思路和方向。
　　本文首先從理論層面出發(fā)，深入研究了一次性機(jī)械零件的疲勞彈性失效機(jī)理，確定了該近屈服低周疲勞過(guò)程為混合強(qiáng)化與損傷累積的耦合過(guò)程，由彈塑性力學(xué)和損傷力學(xué)理論為基礎(chǔ)建立了該過(guò)程的增量應(yīng)力應(yīng)變本構(gòu)模型，為仿真過(guò)程的研究提出了理論指導(dǎo)。其次，采用背散射電子衍射實(shí)驗(yàn)等材料實(shí)驗(yàn)，通過(guò)matlab數(shù)據(jù)擬合確立了金屬材料微觀層面力學(xué)性能的高斯分布形式，以該分布為基礎(chǔ)，導(dǎo)入matlab和P

3、yt ho n語(yǔ)言混合編程方式建立的隨機(jī)有限元模型對(duì)疲勞彈性失效過(guò)程進(jìn)行了仿真分析，確定了影響疲勞彈性失效壽命的多個(gè)控制因素，并按照一次性機(jī)械零件的載荷作用特點(diǎn)設(shè)計(jì)進(jìn)行了一系列低周疲勞試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果符合仿真結(jié)果，說(shuō)明了隨機(jī)有限元仿真模型的合理性。最后，根據(jù)一次性機(jī)械理念和疲勞彈性失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則進(jìn)行了一次性機(jī)械零件的設(shè)計(jì)實(shí)踐。按照某廠家給定的設(shè)計(jì)指標(biāo)，設(shè)計(jì)了一次性用行星滾柱絲杠，通過(guò)與按常規(guī)設(shè)計(jì)方法得到的普通行星滾柱絲杠進(jìn)行的參數(shù)對(duì)比，證實(shí)