● 摘要
本论文在研究了现有疲劳寿命的评估方法的基础上,分别从时域与频域方面研究了基于等效载荷谱的疲劳寿命加速验证方法。在时域方面,本文对现有雨流法的程序实现方法进行了改进,并提出了利用修正的S-N(应力-寿命)曲线进行累积损伤等效转换,制定了载荷放大系数选取原则,推导了载荷放大系数与寿命加速系数的关系,给出了利用等效的高应力等幅谱进行疲劳寿命加速验证的方法。在频域方面,本文提出了根据PSD(功率谱密度)函数的特性,利用数字滤波对载荷谱进行简化,推导了载荷放大系数与PSD放大系数的关系,给出了基于PSD放大系数的疲劳寿命加速验证频域法。
根据许多航空部件具有小子样和高成本的特性,本论文还研究了基于疲劳分散性的疲劳寿命加速验证方法。首先,分析了引起疲劳分散性的内在因素(结构疲劳分散性)和外在因素(载荷谱的分散性),在结构分散性方面引入了对疲劳裂纹形成与扩展拟合精度较高的Birnbaum-Saunders(简称BS)分布,建立了基于中位值统计量和平均值统计量的BS分布寿命分散系数计算方法。针对特殊试验数据情形,建立了基于最大和最小顺序统计量的BS分布寿命分散系数计算公式,并用实际案例验证了该分布的优良特性;其次,给出了基于损伤阈值、PSD和等效载荷谱的三类载荷谱分散系数计算公式,并结合结构疲劳分散性建立了综合分散系数的计算方法;最后,给出了基于疲劳分散性的疲劳寿命加速验证方法。
本文最后通过三个仿真案例验证了本文所提出的疲劳寿命加速验证时域法与频域法的可行性,仿真结果证明了本文给出的方法可以大幅缩短疲劳寿命试验所需的时间,为疲劳寿命的加速验证提供新的可行方法。
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