[发明专利]含残余应力支架随机振动疲劳寿命的预测方法

权利要求书

1.含残余应力支架随机振动疲劳寿命的预测方法，其特征在于，包括以下步骤：

(a)建立支架结构整体隔振系统有限元模型，并为各个结构模块赋予各自的材料属性；

(b)利用有限元法对支架结构进行振动特性分析，确定支架结构的固有频率和振型，且分析整体隔振系统在随机振动载荷作用下的动态应力响应谱，确定支架结构最大应力S_max和功率谱密度函数曲线f～G(f)；

(c)根据步骤(b)中的支架结构的振型和结构应力等于或接近于最大应力的区域确定支架结构的危险区域；

(d)对所述步骤(c)确定的危险区域的支架结构取样，并采用疲劳试验机对取样材料进行拉-压疲劳试验，对试验数据进行统计分析，确定材料常数C和m，得到支架结构材料在有限寿命范围内的S-N曲线方程如下：

S^mN_s＝C (1)

其中S为应力幅值，N_s为应力幅值为S时的破坏循环数；

(e)根据Goodman公式引入焊接残余应力得到等效应力，计算方程如下：

Sa=Se(1-SmSu)---(2)]]>

其中S_a为应力幅，S_e为等效应力，S_m为焊接残余应力，S_u为材料的极限抗拉强度；

(f)将所述步骤(e)得出的等效应力S_e代入公式(1)得到等效应力S_e下的破坏循环数，进而得出修正的材料常数C^*、m^*值，从而得到含残余应力的S-N曲线；

(g)根据Dirlik宽带信号疲劳分析公式，结合步骤(f)的推导结果C^*、m^*值，得到含残余应力支架随机振动疲劳寿命T如下：

T=NSE[P]P(S)=C*E[P]∫Sm*P(S)dS=C(1-SmSu)mE[P]∫SmP(S)dS---(3)]]>

其中E[P]与P(S)定义如下：

E[P]=m4m2]]>

P(S)=D1Qe-ZQ+D2R2e-Z22R2+D3Ze-Z222m0]]>

式中各参量定义如下：

mn=∫fnG(f)dfD1=2(xm-γ2)1+γ2D2=1-γ-D1+D121-R]]>

D₃＝1-D₁-D₂

R=γ-xm-D121-γ-D1-D12γ=m2m0m4xm=m1m0m2m4.]]>