目的提出一種新的基于臨界面正應(yīng)力的高周多軸疲勞壽命預(yù)測方法。方法通過對主應(yīng)力進(jìn)行投影,得到各時(shí)刻下臨界平面內(nèi)的應(yīng)力大小,利用雨流法計(jì)算不同臨界面下的疲勞損傷,并通過權(quán)函數(shù),得到主應(yīng)力的角度期望值,進(jìn)而預(yù)測結(jié)構(gòu)的疲勞壽命。結(jié)果通過試驗(yàn)件進(jìn)行仿真模擬,對底端作用兩個(gè)方向PSD頻率范圍為8～200 Hz,大小為0.006、0.003、0.008 g~2/Hz的強(qiáng)制加速度激勵(lì)得到多軸應(yīng)力響應(yīng),以此計(jì)算4種工況下的隨機(jī)加速度振動(dòng)疲勞試驗(yàn)預(yù)測壽命,對比試驗(yàn)壽命誤差基本處于2倍界以內(nèi)。結(jié)論新的基于臨界面正應(yīng)力的疲勞壽命預(yù)測方法能有效預(yù)測多軸振動(dòng)疲勞壽命。
【部分圖文】：

應(yīng)力狀態(tài)求解等效應(yīng)力，預(yù)測壽命。對于臨界面的確定，筆者采用將一段時(shí)域范圍內(nèi)的正應(yīng)力投影計(jì)算損傷后加權(quán)平均的方法得到。具體流程如下：1）利用矩陣法求解不同時(shí)刻的主應(yīng)力方向與主應(yīng)力大�。�2）取特定的平面，將各個(gè)主應(yīng)力投影，得到該平面下主應(yīng)力的時(shí)域變化曲線；3）利用雨流計(jì)數(shù)法，結(jié)合S-N曲線與非比例附加強(qiáng)化因子計(jì)算求解平面下的疲勞損傷；4）求解不同平面下的疲勞損傷，利用權(quán)函數(shù)得到臨界面的期望值；5）利用疲勞損傷累積理論計(jì)算壽命。3仿真分析3.1試件概況建立如圖1所示的試驗(yàn)件有限元模型，主體材料為LY12-CZ[19]，彈性模量68GPa，泊松比0.33，密度2.8g/cm3；質(zhì)量塊材料為Q235，質(zhì)量0.156kg。圖1結(jié)構(gòu)有限元模型Fig.1Structuralfiniteelementmodel將底端（矩形部分）固支，計(jì)算得到結(jié)構(gòu)的垂向一彎的頻率為13.067Hz，側(cè)向一彎的頻率為42.885Hz，一扭的模態(tài)頻率為90.434Hz。3.2隨機(jī)振動(dòng)響應(yīng)分析試驗(yàn)件底端（矩形部分）上利用施加Z向、X向的隨機(jī)加速度激勵(lì)。激勵(lì)為0.006g2/Hz、頻率范圍10~200Hz的平直譜。對有限元模型進(jìn)行隨機(jī)響應(yīng)分析，得到危險(xiǎn)點(diǎn)的位置（弧形部分根部），以及其應(yīng)力的隨機(jī)響應(yīng)。危險(xiǎn)點(diǎn)主要為Y向正應(yīng)力與XY向切應(yīng)力，兩者PSD曲線如圖2—5所示，并用三角級(jí)數(shù)法生成時(shí)域應(yīng)力響應(yīng)。在試驗(yàn)過程中，可以得到應(yīng)變-時(shí)間曲線，從而得到觀測時(shí)間內(nèi)應(yīng)力狀態(tài)的時(shí)域變化曲線。此處，以PSD曲線生成的時(shí)間-應(yīng)力曲線計(jì)算臨界面的期望值。圖2Y向正應(yīng)力頻域響應(yīng)Fig.2FrequencydomainresponseofnormalstressinYdirection圖3Y向正應(yīng)力時(shí)域響應(yīng)Fig.3TimedomainresponseofnormalstressinYdirection圖4XY向切

?的隨機(jī)加速度激勵(lì)。激勵(lì)為0.006g2/Hz、頻率范圍10~200Hz的平直譜。對有限元模型進(jìn)行隨機(jī)響應(yīng)分析，得到危險(xiǎn)點(diǎn)的位置（弧形部分根部），以及其應(yīng)力的隨機(jī)響應(yīng)。危險(xiǎn)點(diǎn)主要為Y向正應(yīng)力與XY向切應(yīng)力，兩者PSD曲線如圖2—5所示，并用三角級(jí)數(shù)法生成時(shí)域應(yīng)力響應(yīng)。在試驗(yàn)過程中，可以得到應(yīng)變-時(shí)間曲線，從而得到觀測時(shí)間內(nèi)應(yīng)力狀態(tài)的時(shí)域變化曲線。此處，以PSD曲線生成的時(shí)間-應(yīng)力曲線計(jì)算臨界面的期望值。圖2Y向正應(yīng)力頻域響應(yīng)Fig.2FrequencydomainresponseofnormalstressinYdirection圖3Y向正應(yīng)力時(shí)域響應(yīng)Fig.3TimedomainresponseofnormalstressinYdirection圖4XY向切應(yīng)力頻域響應(yīng)Fig.4FrequencydomainresponseofshearstressinXYdirection圖5XY向切應(yīng)力時(shí)域響應(yīng)Fig.5TimedomainresponseofshearstressinXYdirection對時(shí)域部分的應(yīng)力響應(yīng)進(jìn)行傅里葉變換，得到X向正應(yīng)力、XY向切應(yīng)力的頻域分析結(jié)果，可知正應(yīng)力在13Hz時(shí)最大，為72MPa；XY切應(yīng)力在13Hz

型進(jìn)行隨機(jī)響應(yīng)分析，得到危險(xiǎn)點(diǎn)的位置（弧形部分根部），以及其應(yīng)力的隨機(jī)響應(yīng)。危險(xiǎn)點(diǎn)主要為Y向正應(yīng)力與XY向切應(yīng)力，兩者PSD曲線如圖2—5所示，并用三角級(jí)數(shù)法生成時(shí)域應(yīng)力響應(yīng)。在試驗(yàn)過程中，可以得到應(yīng)變-時(shí)間曲線，從而得到觀測時(shí)間內(nèi)應(yīng)力狀態(tài)的時(shí)域變化曲線。此處，以PSD曲線生成的時(shí)間-應(yīng)力曲線計(jì)算臨界面的期望值。圖2Y向正應(yīng)力頻域響應(yīng)Fig.2FrequencydomainresponseofnormalstressinYdirection圖3Y向正應(yīng)力時(shí)域響應(yīng)Fig.3TimedomainresponseofnormalstressinYdirection圖4XY向切應(yīng)力頻域響應(yīng)Fig.4FrequencydomainresponseofshearstressinXYdirection圖5XY向切應(yīng)力時(shí)域響應(yīng)Fig.5TimedomainresponseofshearstressinXYdirection對時(shí)域部分的應(yīng)力響應(yīng)進(jìn)行傅里葉變換，得到X向正應(yīng)力、XY向切應(yīng)力的頻域分析結(jié)果，可知正應(yīng)力在13Hz時(shí)最大，為72MPa；XY切應(yīng)力在13Hz
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本文編號(hào)：2861414