本文關(guān)鍵詞：典型艙段在三軸與單軸隨機(jī)振動(dòng)下應(yīng)力及疲勞損傷等效的研究　出處：《西安電子科技大學(xué)》2015年碩士論文　論文類(lèi)型：學(xué)位論文

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【摘要】：隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)常用于考核火箭、導(dǎo)彈等產(chǎn)品的環(huán)境適應(yīng)性和結(jié)構(gòu)動(dòng)強(qiáng)度。傳統(tǒng)的振動(dòng)試驗(yàn)常采用三個(gè)正交軸依次進(jìn)行的單軸振動(dòng)來(lái)近似等效多軸振動(dòng)試驗(yàn)。但隨著被試產(chǎn)品不斷復(fù)雜多樣化,傳統(tǒng)單軸振動(dòng)試驗(yàn)的缺陷越來(lái)越明顯。大量的實(shí)踐證明多軸振動(dòng)試驗(yàn)?zāi)馨l(fā)現(xiàn)未被傳統(tǒng)振動(dòng)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)的潛在故障,更加真實(shí)地模擬實(shí)際的振動(dòng)環(huán)境。但是目前關(guān)于三軸振動(dòng)的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)尚且不成熟,建立科學(xué)合理的三軸振動(dòng)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)是亟待解決的問(wèn)題。有研究表明若直接將傳統(tǒng)的單軸振動(dòng)試驗(yàn)譜加載到三軸振動(dòng)臺(tái)進(jìn)行振動(dòng)試驗(yàn),可能會(huì)使試件過(guò)試驗(yàn),甚至?xí)䦟?duì)按照單軸振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的成熟產(chǎn)品造成損傷。若考慮將三軸隨機(jī)振動(dòng)與單軸隨機(jī)振動(dòng)的應(yīng)力響應(yīng)以及疲勞損傷進(jìn)行等效,令二者產(chǎn)生同樣的衡量效果,就必須對(duì)三軸振動(dòng)激勵(lì)譜進(jìn)行適當(dāng)裁剪。本論文分別從三軸隨機(jī)振動(dòng)與單軸隨機(jī)振動(dòng)的應(yīng)力響應(yīng)等效以及疲勞損傷等效出發(fā),對(duì)現(xiàn)有的單軸振動(dòng)載荷譜進(jìn)行裁剪,為建立三軸振動(dòng)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)提供依據(jù),具體完成工作如下:1、對(duì)結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)相關(guān)理論進(jìn)行了研究,主要研究了結(jié)構(gòu)固有特性及頻域內(nèi)隨機(jī)激勵(lì)與響應(yīng)的關(guān)系,并對(duì)有限元仿真技術(shù)的相關(guān)知識(shí)進(jìn)行探究。通過(guò)結(jié)構(gòu)模態(tài)仿真算例及隨機(jī)振動(dòng)仿真算例,驗(yàn)證了有限元仿真軟件Ansys Workbench的計(jì)算精度,為后續(xù)分析奠定基礎(chǔ)。2、利用Ansys Workbench軟件對(duì)外伸梁進(jìn)行單軸與三軸的隨機(jī)振動(dòng)分析研究,對(duì)比該結(jié)構(gòu)在兩種工況下應(yīng)力響應(yīng)差異。根據(jù)輸入均方根值與響應(yīng)均方根值的關(guān)系,得出線性系統(tǒng)輸入與輸出滿(mǎn)足線性關(guān)系的結(jié)論,為后文載荷譜的剪裁提供依據(jù)。根據(jù)頻域內(nèi)隨機(jī)振動(dòng)響應(yīng)與載荷的關(guān)系,推導(dǎo)了一種頻域隨機(jī)載荷簡(jiǎn)便識(shí)別方法,并利用簡(jiǎn)單模型進(jìn)行了可行性驗(yàn)證。3、對(duì)復(fù)雜艙段結(jié)構(gòu),進(jìn)行了CAD/CAE模型的簡(jiǎn)化與修復(fù)的研究,根據(jù)艙段在振動(dòng)環(huán)境中的實(shí)際情況設(shè)置了接觸類(lèi)型及約束位置,建立艙段的有限元模型。然后進(jìn)行模態(tài)分析,確定艙段結(jié)構(gòu)的固有頻率及振型。之后由給定的控制點(diǎn)加速度響應(yīng)譜,運(yùn)用載荷識(shí)別相關(guān)理論知識(shí),對(duì)基礎(chǔ)加速度激勵(lì)譜進(jìn)行反求,在此基礎(chǔ)上對(duì)艙段結(jié)構(gòu)進(jìn)行單軸與三軸隨機(jī)振動(dòng)應(yīng)力響應(yīng)對(duì)比分析,并根據(jù)線性系統(tǒng)輸入與輸出的關(guān)系,確立三軸振動(dòng)譜的剪裁系數(shù),給出基于應(yīng)力響應(yīng)等效的三軸振動(dòng)譜裁剪方案。4、研究了隨機(jī)振動(dòng)下結(jié)構(gòu)疲勞損傷的估算方法,利用有限元仿真軟件對(duì)懸臂梁的疲勞壽命進(jìn)行了估算,并與實(shí)際試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比對(duì),驗(yàn)證疲勞估算方法的可靠性。計(jì)算了艙段結(jié)構(gòu)在單軸與三軸振動(dòng)下的疲勞壽命,對(duì)比分析三軸振動(dòng)產(chǎn)生的疲勞損傷量與單軸依次振動(dòng)疲勞損傷量總和的大小關(guān)系,建立基于疲勞損傷等效的三軸振動(dòng)譜裁剪方案。
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：V216.2

【參考文獻(xiàn)】

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1 陳穎;三軸向振動(dòng)臺(tái)動(dòng)力學(xué)參數(shù)識(shí)別與建模[D];南京航空航天大學(xué);2012年

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本文編號(hào)：1310697