基于隨機有限元仿真的一次性機械零件疲勞彈性失效研究.pdf

1、一次性機械零件特指從投入使用到報廢經(jīng)歷時間相對較短的一類機械產(chǎn)品，在航空和軍事行業(yè)應(yīng)用較多。相對常規(guī)機械零件，一次性機械零件除了使用時間短，承受的近屈服低周疲勞載荷和變形方式也與傳統(tǒng)機械的高周疲勞方式不同。本文使用疲勞彈性失效概念來衡量這一變形過程，使用疲勞彈性失效壽命來衡量這類產(chǎn)品的使用壽命，以0.2％殘余變形量為限提出了疲勞彈性失效設(shè)計準(zhǔn)則。同時基于蒙特卡洛方法建立了隨機有限元模型用于疲勞彈性失效過程的仿真分析，并進(jìn)行了相關(guān)實驗驗證

2、，為一次性機械零件的設(shè)計和校核提出了一種新的思路和方向。
　　本文首先從理論層面出發(fā)，深入研究了一次性機械零件的疲勞彈性失效機理，確定了該近屈服低周疲勞過程為混合強化與損傷累積的耦合過程，由彈塑性力學(xué)和損傷力學(xué)理論為基礎(chǔ)建立了該過程的增量應(yīng)力應(yīng)變本構(gòu)模型，為仿真過程的研究提出了理論指導(dǎo)。其次，采用背散射電子衍射實驗等材料實驗，通過matlab數(shù)據(jù)擬合確立了金屬材料微觀層面力學(xué)性能的高斯分布形式，以該分布為基礎(chǔ)，導(dǎo)入matlab和P

3、yt ho n語言混合編程方式建立的隨機有限元模型對疲勞彈性失效過程進(jìn)行了仿真分析，確定了影響疲勞彈性失效壽命的多個控制因素，并按照一次性機械零件的載荷作用特點設(shè)計進(jìn)行了一系列低周疲勞試驗，試驗結(jié)果符合仿真結(jié)果，說明了隨機有限元仿真模型的合理性。最后，根據(jù)一次性機械理念和疲勞彈性失效設(shè)計準(zhǔn)則進(jìn)行了一次性機械零件的設(shè)計實踐。按照某廠家給定的設(shè)計指標(biāo)，設(shè)計了一次性用行星滾柱絲杠，通過與按常規(guī)設(shè)計方法得到的普通行星滾柱絲杠進(jìn)行的參數(shù)對比，證實