航空典型结构件的随机振动疲劳寿命分析

【类型】学位论文

【作者】周凌波 

【关键词】 振动疲劳 随机振动 频域法 时域法 寿命估算 时域模拟 疲劳试验 加速试验

【摘要】航空飞行器在起飞、机动、着陆等诸多过程中都会产生或经受复杂的振动激励,特别是随机振动激励,由之会引起相关的振动环境问题,如设备适应性、人员舒适性以及结构的振动疲劳与耐久性等问题。所以,对加筋板等航空典型结构件及7075-T6等航空典型铝合金材料的试验件进行随机激励下的振动疲劳寿命分析,在航空飞行器的设计、制造、使用和维护等阶段都具有极其重要的意义。本文从结构的疲劳问题出发,采用理论分析、编程实现、试验研究、仿真对比相结合的研究方式,对结构的随机振动疲劳寿命分析问题进行了较为系统和深入的研究。首先,建立了某航空典型加筋板件的有限元模型,基于其仿真分析结果采用五种频域分析法进行了寿命估算。同时还提出了一种基于频域法的随机振动疲劳加速试验设计方法。然后,通过算例对三角级数法和逆傅里叶变换法这两种常用的时域模拟方法的特性进行了检验和相互比较。采用表现更好的逆傅里叶变换法的时域模拟结果,应用雨流循环计数法对航空加筋板的疲劳寿命进行了样本法估算,并将时域法的分析结果与频域法的分析结果进行了比较和分析。最后,对某7075-T6航空铝合金试验件进行了模态分析试验和宽带随机振动疲劳试验,得到各组试验件的试验寿命值。再根据试验结果对有限元模型进行检验,并基于有限元仿真结果分别用频域法和时域法进行寿命估算,将得到的结果与试验结果进行了比较和分析。

【学位名称】硕士

【学位授予单位】南京航空航天大学

【学位授予年度】2016

【导师姓名】张方

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