某机载单元随机振动疲劳分析

为了解决机载单元结构振动疲劳和耐久性问题,文中阐述了随机振动疲劳寿命频域分析法和Miner 线性损伤理论,并基于随机振动疲劳寿命频域分析法,使用nCode DesignLife 软件对某机载单元进行了随机振动疲劳仿真分析,验证了该机载单元结构在随机振动激励下的可靠性,可为机载产品的随机振动疲劳分析提供指导。     

飞机某典型螺栓连接件的振动疲劳试验研究

为确定不同螺栓连接形式与不同名义厚度的某典型结构连接件的振动疲劳极限寿命,并比较其振动疲劳性能,本文针对连接件要求考核部位的特殊性,提出了简支结构的夹具设计方法,在经过有限元模拟计算及在模态试验中进行了验证考核后,成功应用于正式试验中,另外,试验采用小量级振动条件下应变数值曲线拟合得到大量级振动条件下应变值,完成了试验应变-寿命曲线的绘制。通过此次试验研究表明:1)简支结构的夹具设计被证明适用于此类搭接结构的螺栓连接件,可以应用在此后类似的振动试验中;2)复材名义厚度为5 mm的单排双钉连接件,在同样的应变水平下,具有最长的振动疲劳寿命,即振动疲劳性能最好;3) 4种不同形式的螺栓连接件,振动疲劳破坏位置均为金属部分,在下一步的设计中需更换金属材料,加强金属搭接板的动强度。     

机载设备安装架随机振动疲劳分析与结构优化

机载设备的结构设计要满足耐久随机振动下的疲劳寿命要求。通过仿真手段准确预测结构在服役过程中的薄弱区域并加以优化改进,可有效提高设计方案的首次成功率。文中基于频域疲劳分析法,结合Miner线性累积损伤理论和材料S-N曲线,对某安装架开展随机振动下的疲劳寿命分析,仿真得到的安装架疲劳寿命和失效位置与试验结果吻合较好。分析安装架疲劳失效机理并进行优化改进设计,结果表明改进后结构的振动疲劳寿命得到了显著提高。     

点焊结构在随机振动环境下的疲劳寿命研究

在叙述振动疲劳寿命频域法中的Dirlik方法的基础上,根据模态试验修正有限元模型,采用有限元方法对点焊结构进行随机振动疲劳寿命预测。分析了不同PSD谱型对随机振动疲劳寿命的影响。结果表明:同一振动量级下,处于第1阶固有频率段的PSD幅值增加,随机振动疲劳寿命呈现明显下降趋势;在白噪声加速度功率谱作用下,功率谱密度幅值保持不变的条件下,随着带宽的增加,随机振动寿命呈现减小趋势,第1阶模态频率与第2阶模态频率间的非共振区频率段对随机振动疲劳寿命的影响是不可忽略。     

温度场分布下汽车排气系统振动疲劳寿命分析

为了研究温度场分布对排气系统振动固有特性与振动疲劳寿命的影响,应用试验和双向流固耦合等数值计算方法分析排气系统固体温度场分布,研究温度场分布对排气系统热模态影响,并采用频域振动疲劳寿命Dirlik估计法对某国六排气系统在温度场分布下的振动疲劳寿命进行分析估算。结果表明,在温度场作用下结构模态频率降低,并且考虑温度分布的疲劳寿命相对室温振动疲劳寿命降低90. 8%。因此温度场分布对排气系统的振动固有特性和疲劳寿命影响显著,在产品开发阶段不可忽视。     

机载雷达结构随机振动疲劳破坏技术研究

振动疲劳破坏潜在巨大威胁,是航空结构破坏的一种主要形式.快速准确地预测结构随机振动条件下的薄弱环节是结构设计的关键技术之一.文中将有限元分析与振动试验进行了对比分析,对结构疲劳破坏的机理进行了探究,分析了模态振型与随机振动破坏的内在联系.除定性判断外,还引入了基于PSD的疲劳寿命分析理论方法,将MSC软件与当前流行的疲劳分析软件结合起来,对某分机安装架进行了疲劳寿命分析计算,分析结果与试验吻合度良好.对结构疲劳破坏规律的研究,为后续结构设计分析提供了理论支撑.     

基于非局部理论的超声作用下纳米复相陶瓷材料疲劳试验研究

为了解释超声磨削的高效延性切削现象,进行了纳米复相陶瓷材料在对称循环应力(R=-1)下普通及超声振动条件下的疲劳寿命试验,得到其在两种条件下的循环疲劳特性曲线。基于非局部理论,选取了相应的二维衰减核函数,建立了超声下的非局部本构模型,分析了超声振动作用对纳米复相陶瓷材料的力学行为及断口微观特性的影响规律。试验结果表明:试件在给定频率范围内的超声振动作用下,循环应力幅值明显降低,说明超声振动作用对相同疲劳寿命时所需循环应力幅有衰减作用;对断裂后不同超声频率、相同疲劳寿命的试件断口微观形貌分析表明,超声振动作用改变了材料微观组织结构,使材料的韧性增强,断裂方式发生改变,这些力学性能使超声磨削时的临界磨削深度比普通磨削时大。试验结果与理论分析相吻合。     

振动环境下焊缝疲劳寿命的预测及分析

根据名义应力法,对某结构焊缝在振动环境下的疲劳寿命进行了预测,并对影响焊缝疲劳寿命的因素进行了分析。使用振动台模拟真实振动工况环境,并得到对接焊缝不同焊点在此模拟振动环境下的应力—时间曲线。首先,应用雨流计数法得到各级应力的循环次数;然后,以BS7608标准中提供的焊缝S-N曲线为依据求得各级应力下焊缝的疲劳寿命;最后,根据Miner线性累积损伤理论预测各焊点的疲劳寿命并分析影响焊缝疲劳寿命的主要因素。分析结果表明:焊缝的存在降低了构件的疲劳寿命,且焊缝焊点的位值及余高的存在影响了焊缝的疲劳寿命。此分析结果与工程实际中对接焊缝的断裂情况相吻合,证明了此焊缝疲劳寿命预测方法的正确性。     

含多条裂纹梁的模态与振动疲劳寿命分析

基于Paris公式,提出了一种含多条裂纹梁疲劳寿命预估的方法。在模态分析中,基于传递矩阵方法,利用无质量的弯曲弹簧等效裂纹,提出一种求解含有多条裂纹梁固有振型的方法,分析裂纹数目、裂纹位置、裂纹深度对裂纹梁固有频率的影响。在振动疲劳分析中,研究了在简谐激励作用下裂纹数目对裂纹尖端应力强度因子的影响。通过Paris疲劳裂纹扩展方程和同步分析法,考虑裂纹梁振动与裂纹扩展的相互作用,分析了裂纹数目和裂纹位置对裂纹梁疲劳寿命的影响。结果表明,裂纹数量、裂纹位置和深度对梁的模态参数和疲劳寿命有重要影响。     

基于联合概率密度的随机声疲劳寿命估算方法

针对燃烧室火焰筒结构随机声疲劳问题,根据有限带宽高斯白噪声载荷作用下结构振动响应功率谱密度得到雨流循环均值-幅值条件概率的计算式,结合雨流循环幅值概率密度Dirlik经验公式推导出雨流循环均值-幅值联合概率密度函数,克服了在疲劳寿命估算中只考虑幅值、忽略雨流循环均值影响的局限性。根据Miner线性累积损伤理论,运用获得的联合概率密度函数建立声疲劳寿命的估算方法。以某型航空发动机燃烧室火焰筒结构为例,利用耦合的有限元和边界元方法进行振动响应计算分析。基于应力响应结果,运用提出的方法对火焰筒结构进行疲劳寿命估算,并分析不同声压级的声载荷对火焰筒结构疲劳寿命的影响。研究表明,该方法对航空薄壁结构声疲劳寿命分析具有适用性。