多軸向與單軸向振動環(huán)境下結(jié)構(gòu)振動疲勞失效對比研究.pdf

1、在航空、交通和機械等領(lǐng)域中，對產(chǎn)品和裝備進(jìn)行環(huán)境振動試驗對提高其可靠性具有重要意義。當(dāng)前的環(huán)境振動試驗，一般采用在三個軸向依次進(jìn)行單軸向振動試驗的方式，來等效產(chǎn)品和裝備在實際工況下所經(jīng)歷的多軸振動環(huán)境。該方法在應(yīng)用過程中可能導(dǎo)致產(chǎn)品出現(xiàn)過試驗或欠試驗現(xiàn)象，其有效性及其與真實多軸振動環(huán)境的差異性受到業(yè)界廣泛重視?；诖?，本文對多軸向同時振動與單軸向振動疲勞試驗開展了對比研究。
　　研究了典型結(jié)構(gòu)在單軸向振動環(huán)境與多軸向振動環(huán)境下的動

2、力學(xué)響應(yīng)。通過理論分析，有限元仿真和試驗驗證，探索了結(jié)構(gòu)在不同振動工況下動力學(xué)響應(yīng)的差異與聯(lián)系，并對差異產(chǎn)生的原因進(jìn)行了分析。研究結(jié)果表明在各軸向互不相關(guān)的三軸同時振動環(huán)境下，結(jié)構(gòu)的動力學(xué)響應(yīng)為各個方向單軸向振動時引起的動力學(xué)響應(yīng)的疊加。若各軸向載荷間存在相關(guān)性，則其相關(guān)性對結(jié)構(gòu)動力學(xué)響應(yīng)存在明顯的影響，并得到了不同軸向載荷間相關(guān)性對結(jié)構(gòu)動力學(xué)響應(yīng)的影響規(guī)律，為不同工況下結(jié)構(gòu)振動疲勞失效行為的研究奠定了基礎(chǔ)。
　　提出了適合多軸向

3、振動環(huán)境下結(jié)構(gòu)疲勞失效的判定方法。通過激光測振儀和35670A動態(tài)信號分析儀對結(jié)構(gòu)的一階固有頻率進(jìn)行跟蹤監(jiān)測；利用動態(tài)應(yīng)變測試系統(tǒng)對試件缺口部位的應(yīng)變進(jìn)行了實時監(jiān)測。根據(jù)試驗數(shù)據(jù)分析了多軸向振動環(huán)境下疲勞裂紋擴展與固有頻率變化和應(yīng)變變化的關(guān)系，確定了兩種疲勞失效的試驗判定準(zhǔn)則，為開展多軸向振動疲勞試驗奠定了基礎(chǔ)。
　　研究了不同載荷工況下結(jié)構(gòu)的振動疲勞失效行為，以及各軸向載荷間相關(guān)性對結(jié)構(gòu)疲勞失效行為的影響。對典型試件分別進(jìn)行了多

4、軸向同時振動、單軸向振動和單軸向依次振動疲勞試驗，并且對試驗結(jié)果進(jìn)行了對比分析。研究結(jié)果表明相比于單軸向振動，試件在多軸向同時振動環(huán)境中的疲勞失效時間、裂紋源的位置以及裂紋擴展方式均存在差異，多軸向同時振動更容易使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生疲勞損傷，具有更短的失效時間。通過改變不同軸向載荷譜間相干系數(shù)和相位角，研究了不同軸向載荷間相關(guān)性對結(jié)構(gòu)疲勞失效行為的影響，得到了載荷相關(guān)性對結(jié)構(gòu)疲勞失效行為的影響規(guī)律。
　　基于現(xiàn)有的多軸疲勞損傷估計理論，根據(jù)