結(jié)構(gòu)邊界載荷確定方法及其應(yīng)用研究.pdf

1、對(duì)復(fù)雜的工程機(jī)械進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與疲勞壽命分析時(shí)，不僅要保證結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及可靠性要求，還要著重研究結(jié)構(gòu)由于承受隨機(jī)的交變載荷而導(dǎo)致局部構(gòu)件發(fā)生疲勞破壞的問(wèn)題。
　　由于惡劣的工作環(huán)境以及結(jié)構(gòu)中存在著焊接缺陷，并且還承受著隨機(jī)多軸載荷，疲勞失效很容易發(fā)生在復(fù)雜的工程機(jī)械中，比如推耙機(jī)。直接以整個(gè)工程結(jié)構(gòu)體為對(duì)象來(lái)研究帶有缺陷的結(jié)構(gòu)疲勞問(wèn)題將涉及復(fù)雜的模型和龐大的計(jì)算數(shù)據(jù)，使得研究工作難以開(kāi)展，因此有必要將帶有缺陷的局部結(jié)構(gòu)體分離出來(lái)單獨(dú)進(jìn)

2、行分析，而確定局部結(jié)構(gòu)體的邊界載荷是分析的關(guān)鍵。
　　對(duì)于不規(guī)則和規(guī)則結(jié)構(gòu)體，本文分別采用有限元和應(yīng)力解析計(jì)算方程獲得測(cè)試應(yīng)變和結(jié)構(gòu)體邊界載荷之間的關(guān)系，以便反求得到局部結(jié)構(gòu)體的外載荷。對(duì)于有限元方法，首先需要確定分析結(jié)構(gòu)體的橫截面，并且近似認(rèn)為應(yīng)變片的中心位置為相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)位置，因此，可以建立邊界載荷與測(cè)試應(yīng)力或應(yīng)變之間的方程;對(duì)于具有規(guī)則截面的結(jié)構(gòu)體，可采用有限元法來(lái)確定應(yīng)變花數(shù)目。其次，需要對(duì)采集得到的應(yīng)變數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理轉(zhuǎn)換

3、，以得到測(cè)試點(diǎn)的最大正應(yīng)力與最小應(yīng)力數(shù)據(jù)，根據(jù)這些應(yīng)力數(shù)據(jù)則可以確定結(jié)構(gòu)體的載荷工況。
　　本文以存在多條焊縫的推耙機(jī)H形架橫梁為研究對(duì)象，首先基于測(cè)試數(shù)據(jù)確定橫梁的近似等效邊界載荷，其次在橫梁的角焊縫水平外側(cè)處設(shè)置初始裂紋來(lái)模擬焊接缺陷，并建立擴(kuò)展有限元模型。最后依據(jù)一種降維的多軸疲勞損傷模型，對(duì)特征面上的多軸應(yīng)力進(jìn)行雨流計(jì)數(shù)來(lái)確定結(jié)構(gòu)的多軸疲勞壽命。通過(guò)該方法計(jì)算得到的H形架使用壽命與工程實(shí)際情況接近，從而為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及生產(chǎn)過(guò)程