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基于应力功率谱的结构振动疲劳寿命预测方法研究
| 论文题名： | 基于应力功率谱的结构振动疲劳寿命预测方法研究 |
| 关键词： | 汽车结构;振动疲劳;寿命预测;应力功率谱;加速因子;Dirlik宽带雨流幅值分布模型 |
| 摘要： | 汽车的安全性、舒适性和可靠性一直是衡量汽车品质的重要指标。振动疲劳作为影响汽车可靠性和安全性的重要因素之一，一直以来受到国内外学者的青睐。路面激励通过轮胎、悬架等结构传递到车身及其零部件，使得汽车在行驶过程中一直处于振动环境中。这些激励势必引起汽车产生振动疲劳。因此，研究随机振动载荷下的汽车关键零部件疲劳寿命具有十分重要的意义。 目前，振动疲劳的研究已经取得丰硕的成果:时域法方面，提出了经典的雨流循环计数法;频域法方面，提出了窄带峰值法和宽带幅值法。振动疲劳每一次的发展都是朝着计算更方便、结果更可靠的方向前进。但是，由于振动疲劳问题本身的复杂性，频域法尚不能达到与时域法媲美的计算精度。因此，本文从振动疲劳试验和振动疲劳预测模型两个角度对频域振动疲劳预测进行了研究。 具体研究内容如下: (1)介绍了以应力功率谱密度为基础的一般尺度法;用等效应力取代实际应力，结合材料疲劳特性曲线，对窄带随机过程下的振动疲劳试验加速因子数学模型进行了理论推导;完成了窄带随机过程下的振动疲劳试验加速因子数学模型的CAE仿真验证。 (2)结合一般尺度法与经典频域振动疲劳寿命预测模型——Dirlik宽带雨流幅值分布模型，对宽带随机过程下的振动疲劳试验加速因子数学模型进行推导;完成了宽带随机过程下的振动疲劳试验加速因子数学模型的CAE仿真验证。 (3)建立了非高斯随机过程下的振动疲劳寿命预测模型。首先，在Winterstein传递函数模型的基础之上建立了非高斯随机应力的幅值概率密度与高斯随机应力的幅值概率密度之间的关系;然后，建立了基于高斯近似法的非高斯随机过程下的振动疲劳寿命预测模型，并给出了高斯近似法中非高斯修正系数的多项式响应面模型;最后，完成了基于CAE仿真的非高斯修正系数模型验证，结果满足工程需求。 (4)假设随机应力的雨流幅值概率密度和雨流均值概率密度相互独立，结合古德曼平均应力修正模型，建立了考虑平均应力效应的振动疲劳寿命预测模型。完成了考虑平均应力效应的振动疲劳寿命预测模型CAE仿真验证，结果表明:考虑平均应力效应的振动疲劳寿命预测模型能得到与试验结果更一致的结论。 |
| 作者： | 袁毅 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 程军圣 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湖南大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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