基于有限单元法的裂纹梁结构疲劳寿命预测模型

• 作者: 刘义伦 李松柏 龙慧
• 来源期刊: 中南大学学报（自然科学版）
• 学科: 工学
• 关键词: 裂纹梁 有限单元法 振动 疲劳裂纹扩展
• 年，卷（期）: 2020,（4）
• 所属期刊栏目: 机械工程·控制科学与工程
• 页码范围: 953-961
• 页数: 9页
• 分类号: TH113.1
• 字数: 5261字
• 语种: 中文
• DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2020.04.010

摘要

为了准确预测裂纹梁结构的疲劳寿命,提出一种裂纹梁结构的振动与疲劳裂纹扩展耦合分析方法.首先,基于有限单元法建立裂纹梁结构的动力学模型;然后,根据裂纹梁单元的特点,推导裂纹梁单元的应力强度因子表达式,在此基础上应用Walker方程建立疲劳裂纹扩展增量计算式,再基于振动响应与裂纹扩展循环同步分析法,计算疲劳裂纹扩展寿命;基于该疲劳寿命预测模型,分析激振频率、激振力幅值和应力比对裂纹梁疲劳寿命的影响;最后,对裂纹梁进行疲劳试验,将试验测量结果与模型计算结果进行比较,验证所提出模型的准确性.研究结果表明:提出的疲劳寿命预测模型较好地表征了疲劳裂纹扩展寿命与其结构参数之间的内在关系,反映了振动对裂纹梁结构疲劳寿命的影响;随着激振频率接近固有频率,裂纹扩展速率增大,裂纹梁的疲劳寿命明显降低;随着激振力幅值增大,裂纹梁的应力强度因子幅增大,疲劳裂纹扩展寿命降低;随着应力比增加,裂纹梁的疲劳寿命显著提高.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	刘义伦	中南大学机电工程学院	177	1461	19.0	28.0
2	李松柏	中南大学机电工程学院	26	121	7.0	10.0
3	龙慧	中南大学机电工程学院	15	92	6.0	9.0