多軸向與單軸向振動環(huán)境下結構振動疲勞失效對比研究.pdf

1、在航空、交通和機械等領域中，對產(chǎn)品和裝備進行環(huán)境振動試驗對提高其可靠性具有重要意義。當前的環(huán)境振動試驗，一般采用在三個軸向依次進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。該方法在應用過程中可能導致產(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。基于此，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。
　　研究了典型結構在單軸向振動環(huán)境與多軸向振動環(huán)境下的動

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

3、振動環(huán)境下結構疲勞失效的判定方法。通過激光測振儀和35670A動態(tài)信號分析儀對結構的一階固有頻率進行跟蹤監(jiān)測；利用動態(tài)應變測試系統(tǒng)對試件缺口部位的應變進行了實時監(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變變化的關系，確定了兩種疲勞失效的試驗判定準則，為開展多軸向振動疲勞試驗奠定了基礎。
　　研究了不同載荷工況下結構的振動疲勞失效行為，以及各軸向載荷間相關性對結構疲勞失效行為的影響。對典型試件分別進行了多

4、軸向同時振動、單軸向振動和單軸向依次振動疲勞試驗，并且對試驗結果進行了對比分析。研究結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構產(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性對結構疲勞失效行為的影響，得到了載荷相關性對結構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)