為了準(zhǔn)確預(yù)測裂紋梁結(jié)構(gòu)的疲勞壽命,提出一種裂紋梁結(jié)構(gòu)的振動(dòng)與疲勞裂紋擴(kuò)展耦合分析方法。首先,基于有限單元法建立裂紋梁結(jié)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)模型;然后,根據(jù)裂紋梁單元的特點(diǎn),推導(dǎo)裂紋梁單元的應(yīng)力強(qiáng)度因子表達(dá)式,在此基礎(chǔ)上應(yīng)用Walker方程建立疲勞裂紋擴(kuò)展增量計(jì)算式,再基于振動(dòng)響應(yīng)與裂紋擴(kuò)展循環(huán)同步分析法,計(jì)算疲勞裂紋擴(kuò)展壽命;基于該疲勞壽命預(yù)測模型,分析激振頻率、激振力幅值和應(yīng)力比對裂紋梁疲勞壽命的影響;最后,對裂紋梁進(jìn)行疲勞試驗(yàn),將試驗(yàn)測量結(jié)果與模型計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較,驗(yàn)證所提出模型的準(zhǔn)確性。研究結(jié)果表明:提出的疲勞壽命預(yù)測模型較好地表征了疲勞裂紋擴(kuò)展壽命與其結(jié)構(gòu)參數(shù)之間的內(nèi)在關(guān)系,反映了振動(dòng)對裂紋梁結(jié)構(gòu)疲勞壽命的影響;隨著激振頻率接近固有頻率,裂紋擴(kuò)展速率增大,裂紋梁的疲勞壽命明顯降低;隨著激振力幅值增大,裂紋梁的應(yīng)力強(qiáng)度因子幅增大,疲勞裂紋擴(kuò)展壽命降低;隨著應(yīng)力比增加,裂紋梁的疲勞壽命顯著提高。 

【文章來源】：中南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2020,51(04)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：9 頁

【部分圖文】：

裂紋梁單元模型

Bi為第i個(gè)梁單元的協(xié)調(diào)矩陣；Ri為第i個(gè)梁單元的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換矩陣；fi為作用于第i個(gè)梁單元上的外力；qi為其他梁單元作用于第i梁單元上的單元作用力；mi為第i個(gè)梁單元的質(zhì)量矩陣；ki為第i個(gè)梁單元的剛度矩陣，當(dāng)i=2時(shí)，k2=kc，當(dāng)i≠2時(shí)，ki=ke。將含裂紋GARTEUR AG-11結(jié)構(gòu)中的n個(gè)梁單元的運(yùn)動(dòng)方程疊加，采用黏性阻尼模型[16]，得到其運(yùn)動(dòng)微分方程：

裂紋梁結(jié)構(gòu)振動(dòng)與疲勞耦合分析流程

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于固有頻率的梁結(jié)構(gòu)疲勞損傷演化規(guī)律[J]. 衛(wèi)軍,杜永瀟.  中南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2019(08)
[2]含多條裂紋梁的模態(tài)與振動(dòng)疲勞壽命分析[J]. 馬一江,陳國平.  振動(dòng).測試與診斷. 2017(02)
[3]含裂紋懸臂梁的振動(dòng)與疲勞耦合分析[J]. 劉文光,陳國平.  振動(dòng)與沖擊. 2011(05)



本文編號(hào)：3330272