[发明专利]一种机载机箱振动疲劳特性分析的方法

说明书

本发明提供了一种机载机箱振动疲劳特性分析的方法；包括：步骤一，建立机载机箱的三维实体模型；步骤二，建立机载机箱的有限元仿真模型；步骤三，对机载机箱进行模态分析；步骤四，进行机载机箱的随机振动分析；步骤五，确定机载机箱的振动疲劳寿命和失效位置。本发明通过建立机载电子设备机箱结构的有限元仿真计算模型，进行模态分析、随机振动分析和疲劳分析计算，考虑频率带宽内结构动态响应与疲劳的关系，以固有频率和振型为基础，基于工作环境的加速度功率谱密度(PSD)激励荷载，对机载机箱进行随机振动分析，再结合材料的S‑N曲线，通过损伤累积的原理分析计算机载机箱结构的疲劳损伤、疲劳寿命和失效位置，具有高效率和高精度的特点。

技术领域

本发明涉及机载电子设备机箱技术领域；尤其涉及一种机载机箱振动疲劳特性分析的方法。

背景技术

机载电子设备机箱为机载机箱内部的元器件提供良好的、能够抵抗外界恶劣条件的运行环境。机载电子设备机箱通常会经历工程现场工作、运输和安装的过程，运输过程中存在振荡和冲击，工作过程中会出现振动情况，这使得机载电子设备机箱长期处于严重振动和冲击的复杂环境中，导致机载机箱产生振动疲劳损伤，发生疲劳破坏。目前振动疲劳破坏是各种工程结构最常见的一种失效形式，结构的振动疲劳失效已成为疲劳领域的一个重要问题。

对于机载设备尤其是机载电子设备机箱，对设备的工作环境要求大大提高，相关设备的耐久试验振动量级、试验时间也大幅增加，设备的安全性和可靠性面临极大挑战。传统的设计－试验－改进的方法存在周期长、成本高的缺点，并且大多集中在寿命预测，导致机载电子设备机箱的使用工况受到限制。但现代工程对产品的要求越来越高，并且应用环境越来越复杂，传统的方法已经不能满足机载电子设备机箱振动疲劳特性分析计算的要求。

发明内容

为了克服现存的这些问题，本发明提供了一种机载机箱振动疲劳特性分析的方法。该方法考虑频率带宽内结构动态响应与疲劳的关系，以机载机箱结构模态分析所得固有频率和振型为基础，基于使用工况的加速度功率谱密度(PSD)激励荷载，对机载机箱进行随机振动分析，再结合材料的S-N曲线，通过损伤累积的原理分析计算机载机箱结构的疲劳损伤、疲劳寿命和失效位置等，分析计算效率和精度较高。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及一种机载机箱振动疲劳特性分析的方法，包括以下步骤：

步骤一，利用三维建模软件建立机载机箱的三维实体模型；

步骤二，建立机载机箱的有限元仿真模型；

步骤三，基于ANSYS/Workbench平台的Modal模块对机载机箱进行模态分析；

步骤四，利用Random Vibration模块进行机载机箱的随机振动分析；

步骤五，对机载机箱进行振动疲劳分析计算，对振动疲劳结果进行评估，分析振动疲劳破坏与机载机箱固有模态的关系，以及振动疲劳位置的动态响应结果，确定机载机箱的振动疲劳寿命和失效位置。

优选地，步骤一的具体步骤如下：

(1)简化对结果影响很小的小特征和微小零件

简化掉机载机箱上对振动疲劳特性分析计算结果影响较小的特征和微小零件，包括：安装螺纹孔、小圆角、BNC接头、插座、网口和风扇，由于质量很小，忽略其对振动疲劳特性分析计算结果的影响，建模时对其进行简化；

(2)建立机载机箱三维实体模型

利用SolidWorks软件建立机载机箱简化后的各个部分的三维实体模型，然后对机载机箱各个部分零件进行装配，组成装配体模型。

优选地，步骤二的具体步骤如下：

(1)导入机载机箱三维实体模型