機(jī)械結(jié)構(gòu)集成疲勞設(shè)計(jì)方法及應(yīng)用研究.pdf

1、對(duì)于航空航天、發(fā)動(dòng)機(jī)和車(chē)輛等領(lǐng)域內(nèi)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，由交變載荷引起的疲勞問(wèn)題是設(shè)計(jì)人員關(guān)注的重點(diǎn)，相對(duì)成熟的解決方案多集中在對(duì)樣機(jī)或服役中的結(jié)構(gòu)某一危險(xiǎn)點(diǎn)處的疲勞壽命進(jìn)行預(yù)測(cè)。與此不同，結(jié)構(gòu)集成抗疲勞設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)人員在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段即對(duì)結(jié)構(gòu)的壽命分布進(jìn)行計(jì)算，并以此為標(biāo)準(zhǔn)對(duì)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(jì)方法對(duì)加快產(chǎn)品設(shè)計(jì)進(jìn)程、降低開(kāi)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(jì)，以有限元理論和疲勞壽命計(jì)算方

2、法為基礎(chǔ)，以交互式軟件的開(kāi)發(fā)為載體，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)疲勞壽命分布的計(jì)算，并結(jié)合國(guó)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(jì)項(xiàng)目和國(guó)內(nèi)某軍工單位車(chē)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(guò)計(jì)算單元?jiǎng)偠染仃?、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(jì)算模塊，主要包括單軸疲勞計(jì)算和多軸疲勞計(jì)算。針對(duì)

3、這兩種不同的疲勞問(wèn)題，分別采用雨流載荷循環(huán)計(jì)數(shù)和Wang-Brown多軸載荷循環(huán)計(jì)數(shù)法對(duì)單通道和多通道載荷進(jìn)行載荷循環(huán)計(jì)數(shù)。對(duì)于單軸疲勞問(wèn)題，采用名義應(yīng)力法求解單元的疲勞壽命，而對(duì)于多軸疲勞問(wèn)題，采用一種基于降維思想的多軸疲勞損傷模型對(duì)單元疲勞壽命進(jìn)行計(jì)算。最后再利用Miner線性損傷累積準(zhǔn)則對(duì)單元各個(gè)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(jì)算結(jié)果以云圖或文本的形式輸出。在疲勞計(jì)算前需獲得模型中各個(gè)單元的載荷歷程，此處本文提出