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界面裂纹对铝钢复合材料轮毂疲劳寿命的影响
| 论文题名： | 界面裂纹对铝钢复合材料轮毂疲劳寿命的影响 |
| 关键词： | 铝钢复合材料轮毂;界面裂纹;疲劳寿命;三区间法 |
| 摘要： | 铝钢复合材料是一种具有承载、耐腐蚀、抗摩擦、防热、轻质量等多种功能的常用材料，应用领域十分广泛。目前的研究主要集中在铝钢复合材料的疲劳寿命等方面，但忽略了实际工程中复合材料的界面裂纹及复杂的工作环境影响。因此，研究界面裂纹对铝钢复合材料轮毂疲劳寿命的影响具有重要意义。 研究界面裂纹数量和位置对铝钢复合材料轮毂疲劳寿命的影响，工作和成果主要有以下几个方面： （1）阐述随机振动的概念及其统计特性，讨论运用频域分析法计算考虑随机振动疲劳情况的疲劳寿命的基本步骤。确定基于频域内进行研究分析的路线，结合疲劳累积理论和铝钢复合材料的S—N曲线，将单材料的三区间方法推广到铝钢复合材料，以此预估有界面裂纹的铝钢复合材料轮毂的疲劳寿命。 （2）为了得到有一条界面裂纹轮毂的振动特性，为谐响应分析、随机振动疲劳分析及疲劳寿命预估奠定基础，以广泛使用的铝钢复合材料汽车轮毂为研究对象，通过SolidWorks构建精确的轮毂分析模型并且共享到ANSYS，对轮毂模型进行预制界面裂纹等前处理过程，基于有限元动力学理论对含一条界面裂纹的铝钢复合材料轮毂进行了模态分析。 （3）为了预估含一条界面裂纹的铝钢复合材料轮毂的疲劳寿命，对含一条界面裂纹的铝钢复合材料轮毂进行谐响应分析，得到其频响特性。基于其分析结果考虑轮毂在实际应用中所受载荷的随机性对轮毂进行随机振动疲劳分析，得到轮毂界面裂纹裂尖附近的应力以及危险位置的响应应力功率谱密度曲线，运用频域内的三区间法预估其疲劳寿命。 （4）为了明确界面裂纹数量对铝钢复合材料轮毂的疲劳寿命，分析了有两条相邻界面裂纹得情况。结果表明：界面裂纹的数量对轮毂疲劳寿命有着巨大的影响。有两条界面裂纹时，轮毂的疲劳寿命是有一条界面裂纹时轮毂疲劳寿命的二分之一。为了进一步研究界面裂纹位置对铝钢复合材料轮毂的疲劳寿命，分析了有两条不相邻界面裂纹的情况。结果表明：界面裂纹的位置对轮毂疲劳寿命影响较小。 |
| 作者： | 杨龙 |
| 专业： | 机械制造及其自动化 |
| 导师： | 李有堂 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 兰州理工大学 |
| 学位年度： | 2020 |
| 正文语种： | 中文 |
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