基于ANSYS二次開(kāi)發(fā)的結(jié)構(gòu)疲勞壽命與破壞概率可視化技術(shù).pdf_第1頁(yè)
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1、疲勞破壞是工程結(jié)構(gòu)和機(jī)械失效的主要原因之一,據(jù)統(tǒng)計(jì)約有50-90%的機(jī)械結(jié)構(gòu)的破壞屬于疲勞破壞,引起疲勞失效的循環(huán)載荷的峰值往往遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于根據(jù)靜態(tài)斷裂分析估算出來(lái)的“安全載荷”,產(chǎn)品的疲勞壽命是現(xiàn)代設(shè)計(jì)中一個(gè)重要指標(biāo),疲勞分析在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中占有重要的地位。 本文針對(duì)ANSYS疲勞分析的不足,利用ANSYS提供的參數(shù)化程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言(APDL)、用戶界面設(shè)計(jì)語(yǔ)言(UIDL)和二次開(kāi)發(fā)專(zhuān)用語(yǔ)言(TCL/TK),對(duì)ANSYS進(jìn)行二次開(kāi)發(fā),

2、開(kāi)發(fā)出了與ANSYS界面風(fēng)格一致的FatigueTool程序模塊。 首先,對(duì)有限元模型進(jìn)行應(yīng)力分析,應(yīng)用三峰谷計(jì)數(shù)法對(duì)載荷譜進(jìn)行循環(huán)計(jì)數(shù),結(jié)合材料的S-N曲線和Miner累積損傷理論,估算疲勞壽命,以叉車(chē)為計(jì)算模型,實(shí)現(xiàn)其全場(chǎng)的壽命可視化; 其次,出于有限元分析對(duì)大量的時(shí)域信號(hào)處理困難的考慮,本文采用基于頻域的功率譜密度法(P.S.D法)計(jì)算隨機(jī)振動(dòng)下構(gòu)件的疲勞壽命,并結(jié)合導(dǎo)彈吊掛的算例,實(shí)現(xiàn)壽命可視化;再者,針對(duì)Miner線

3、形累積準(zhǔn)則的不足,考慮載荷加載的順序效應(yīng)和累積損傷統(tǒng)計(jì)分散性,結(jié)合汽車(chē)前軸的算例,計(jì)算出疲勞累積破壞概率,實(shí)現(xiàn)其全場(chǎng)的可視化,從另一個(gè)側(cè)面來(lái)反映載荷對(duì)構(gòu)件造成的疲勞破壞;最后,借助試驗(yàn)設(shè)計(jì)中拉丁超立方抽樣和響應(yīng)面近似模型技術(shù),構(gòu)造出目標(biāo)函數(shù)和約束條件,采用主要目標(biāo)法,結(jié)合飛機(jī)起落架中扭力臂的算例,開(kāi)發(fā)出參數(shù)化建模程序,實(shí)現(xiàn)對(duì)零件的基于壽命的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)。 實(shí)例計(jì)算表明,本文基于ANSYS二次開(kāi)發(fā)的FatigueTool模塊能夠

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