基于应力功率谱的结构振动疲劳寿命预测方法研究

【摘要】汽车的安全性、舒适性和可靠性一直是衡量汽车品质的重要指标。振动疲劳作为影响汽车可靠性和安全性的重要因素之一，一直以来受到国内外学者的青睐。路面激励通过轮胎、悬架等结构传递到车身及其零部件，使得汽车在行驶过程中一直处于振动环境中。这些激励势必引起汽车产生振动疲劳。因此，研究随机振动载荷下的汽车关键零部件疲劳寿命具有十分重要的意义。目前，振动疲劳的研究已经取得丰硕的成果：时域法方面，提出了经典的雨流循环计数法；频域法方面，提出了窄带峰值法和宽带幅值法。振动疲劳每一次的发展都是朝着计算更方便、结果更可靠的方向前进。但是，由于振动疲劳问题本身的复杂性，频域法尚不能达到与时域法媲美的计算精度。因此，本文从振动疲劳试验和振动疲劳预测模型两个角度对频域振动疲劳预测进行了研究。具体研究内容如下：(1)介绍了以应力功率谱密度为基础的一般尺度法；用等效应力取代实际应力，结合材料疲劳特性曲线，对窄带随机过程下的振动疲劳试验加速因子数学模型进行了理论推导；完成了窄带随机过程下的振动疲劳试验加速因子数学模型的CAE仿真验证。(2)结合一般尺度法与经典频域振动疲劳寿命预测模型——Dirlik宽带雨流幅值分布模型，对宽带随机过程下的振动疲劳试验加速因子数学模型进行推导；完成了宽带随机过程下的振动疲劳试验加速因子数学模型的CAE仿真验证。(3)建立了非高斯随机过程下的振动疲劳寿命预测模型。首先，在Winterstein传递函数模型的基础之上建立了非高斯随机应力的幅值概率密度与高斯随机应力的幅值概率密度之间的关系；然后，建立了基于高斯近似法的非高斯随机过程下的振动疲劳寿命预测模型，并给出了高斯近似法中非高斯修正系数的多项式响应面模型；最后，完成了基于CAE仿真的非高斯修正系数模型验证，结果满足工程需求。(4)假设随机应力的雨流幅值概率密度和雨流均值概率密度相互独立，结合古德曼平均应力修正模型，建立了考虑平均应力效应的振动疲劳寿命预测模型。完成了考虑平均应力效应的振动疲劳寿命预测模型CAE仿真验证，结果表明：考虑平均应力效应的振动疲劳寿命预测模型能得到与试验结果更一致的结论。
【作者】袁毅；
【导师】程军圣；
【作者基本信息】湖南大学，机械工程，2014，硕士
【关键词】振动疲劳；应力功率谱；一般尺度法；加速因子；非高斯；平均应力；

【参考文献】
[1]朱树人.NF-MIS网络系统的建设[J].湖南商学院学报.1998(01)
[2]安乐.基于加工变形的薄壁零件侧铣铣削力理论建模[D].大连理工大学,机械电子工程,2013,硕士.
[3]李春梅.西南地區古代法律碑刻詞語研究[D].西南大学,漢語言文字學,2013,硕士.
[4]岳颂华.青少年压力应对的维度、结构及相关研究[D].华南师范大学,发展与教育心理学,2004,硕士.
[5]冯辉.国际黄金期货定价要素及价格变化的实证研究[D].北方工业大学,数量经济学,2013,硕士.
[6]张睿.不完备信息系统下的知识获取方法研究[D].山西大学,2004.
[7]鲍倩玉.用户无线搜索行为统计与分析软件的设计与实现[D].北京交通大学,2014.
[8]白云.新加坡的建筑业[J].上海建设科技.1996(03)
[9]周科平,向仁军.基于粗糙集理论的数据挖掘方法在边坡稳定性分析中的应用[J].矿业研究与开发,2003,06:11-14.
[10]彭文.基于网络技术的政府采购招标流程优化[D].华中师范大学,情报学,2014,硕士.
[11]洪峰.数字控制移相全桥软开关变换器[D].南京航空航天大学,电力电子与电力传动,2004,硕士.
[12]陆力瑜.基于STC的IPv6隧道技术测试套设计与实现[D].重庆大学,计算机技术（专业学位）,2014,硕士.
[13]孙鸿金.中学历史教学中发展性学生评价研究[D].东北师范大学,教育,2003,硕士.
[14]卫文娟.城市污泥与废弃生物质共热解制生物油[D].华侨大学,化学工程,2014,硕士.
[15]石建,孔祥成,苏春萍.论个性化信息提取中的Web挖掘技术[J].情报杂志,2003,02:10-11+14.
[16]宋超.从日本视角看21世纪初日美同盟强化[D].外交学院,国际关系,2014,硕士.
[17]舒德进.试论语文期末书面考试试题的编制[D].华中师范大学,语文学科教学,2003,硕士.
[18]李小勇.Schr(o|¨)dinger方程的DG有限元解法[D].湖南师范大学,计算数学,2013,硕士.
[19]杨静,邱菀华.基于投影技术的三角模糊数型多属性决策方法研究[J].控制与决策,2009,04:637-640.
[20]陆晶.不同的武术教学内容对女大学生身体自尊与自我效能感影响的实验研究[D].华东师范大学,民族传统体育学,2013,硕士.
[21]张慧生.自然资源流量测度与经济分析[D].厦门大学,统计学,2014,硕士.
[22]周晓琳.陈某合同诈骗案研究[D].黑龙江大学,法律,2012,硕士.
[23]潘敬东,谢开,华科.计及用户响应的实时电价模型及其内点法实现[J].电力系统自动化,2005,23:8-14.
[24]祁翔宇.虚假评论检测系统的设计与实现[D].大连理工大学,软件工程（专业学位）,2013,硕士.
[25]杨名.论《鹿特丹规则》下的批量合同及其对我国的影响[D].大连海事大学,法学,2013,硕士.
[26]孙伯潇.蒂姆·伯顿惊悚动画电影的审美情趣研究[D].南昌大学,美术学,2014,硕士.
[27]张琳.兴业银行泉州分行私人银行业务发展对策研究[D].华侨大学,工商管理（专业学位）,2014,硕士.
[28]武玲珍.基于土壤重金属的城市土壤环境质量评价研究[D].西南大学,自然地理学,2013,硕士.
[29]张君红.大豆分离蛋白材料改性方法的研究[D].北京化工大学,材料科学与工程,2013,硕士.
[30]潘霄雅.我国上市公司资本弱化影响因素研究[D].浙江财经学院,会计学,2013,硕士.
[31]冯纯伯,赵勇.应用对消原理辨识传递函数[J].自动化学报,1991,03:317-322+383-384.
[32]郭雯.试论巴赫《康塔塔》的艺术风格与演唱技巧[D].西安音乐学院,声乐演唱,2013,硕士.
[33]王丛.宁寿宫花园三友轩内檐装饰艺术研究[D].中国艺术研究院,美术学,2014,硕士.
[34]张永,邢宗义,向峥嵘,胡维礼.基于协同进化算法的高维模糊分类系统的设计[J].控制与决策,2006,09:984-990.
[35]王凤翔.高速电机的设计特点及相关技术研究[J].沈阳工业大学学报,2006,03:258-264.
[36]施展.从女性主义视角对比《到灯塔去》的两个中译本[D].北京外国语大学,翻译,2014,硕士.
[37]姜婷.中国商贸官方演讲稿汉英翻译问题分析与解决对策[D].浙江工商大学,外国语言学及应用语言学,2014,硕士.
[38]杜志强.传感器网络关键安全技术研究[D].西安电子科技大学,计算机系统结构,2014,博士.
[39]刘兰.安氏Ⅱ类亚类错（牙合）成人患者牙颌对称性的CBCT研究[D].河北医科大学,口腔临床医学,2014,硕士.
[40]谢小荣,肖晋宇,童陆园,韩英铎.采用广域测量信号的互联电网区间阻尼控制[J].电力系统自动化,2004,02:37-40.
[41]于明.我国专利侵权纠纷仲裁制度研究[D].重庆大学,法律（专业学位）,2014,硕士.
[42]郑昊天.船舶司法出售之法律问题研究[D].大连海事大学,海商法,2014,硕士.
[43]金鑫.兰州石油化工机械厂库房信息化管理系统的设计与实现[D].电子科技大学,软件工程（专业学位）,2012,硕士.
[44]孙树红.变温环境下小型光电编码器精度检测系统研究[D].中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所),光学工程,2013,硕士.
[45]张倩.变速恒频双馈风力发电机组的仿真研究[D].哈尔滨理工大学,控制理论与控制工程,2012,硕士.
[46]胡伟,孙建军,查晓明,高明海,刘飞.基于动态相量法的逆变型分布式电源微电网建模与仿真[J].电力系统自动化,2014,03:14-18.
[47]白宇.跨越三界之试炼—《上海孤儿》中同一性的拉康—埃里克森式构建[D].四川外国语大学,英语语言文学,2013,硕士.
[48]应康.考虑楼板面内变形的框—剪结构受力特性分析[D].华中科技大学,建筑与土木工程,2013,硕士.
[49]李曦.浅析我国证券市场中上市公司的退市制度[D].西北大学,法学（专业学位）,2014,硕士.
[50]张振飞,夏庆霖.成矿环境空间结构的模糊建模[J].地球科学,2005,01:109-113.