随机载荷下扭力轴动态响应数值的分析

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1、.....随机载荷下扭力轴动态响应的数值分析机械构件的破坏大部分属于疲劳破坏，所以工程设计中对于动载荷问题进行疲劳强度设计已成必然。本文采用动态有限元法研究某特种车辆扭力轴在随机载荷下的动态响应，并在仿真计算的基础上对扭力轴进行了损伤容限设计、疲劳寿命计算，最后对所做的有限元仿真进行了分析研究，并对损伤容限设计以及疲劳寿命计算进行了讨论。对有限元仿真应用于该特种车辆数值仿真实验研究提供了新依据。在求解动态有限元问题过程中，采用NEWMARK直接积分法进行求解，利用大型通用有限元分析软件ANSYS进行计算，得到某特种车辆扭力轴易破坏处单元的位移、应力的时程解。讨论了工程计算式单元的选取、模型建立

2、所需考虑的各种因素，给出了其中一种工作状态时的仿真算例及计算结果。在损伤容限设计中，给出了扭力轴的剩余强度的计算方法，并建立了以Paris公式为基础的裂纹扩展模型，给出了扭力轴的剩余强度的计算方法，并建立了以Paris公式为基础的裂纹扩展模型，在确定了损伤容限设计三要素中的两个之后，给出了某一工况下的检测周期的计算作为损伤容限设计的算例。在此部分中，本文还通过建立半椭圆表面裂纹数值解模型，讨论了半椭圆表面裂纹一种新近似算法在工程中应用的可行性。建立了基于材料S-N曲线的疲劳寿命计算模型，详细说明了计算过程中的各个因素间的关系。并在对比了算例结果的基础上，讨论两种寿命计算方法的使用。Throwg

3、reatnumberofpracticeswecanfindthatmostinvalidityofcomponentsisarosebyfatigue.SothisthesiswillusedynamicFEM(finiteelementmethod)toincestigatethedynamicresponseoftorsionbarunderrandomdynamicload.Baseontheresultofsimulationthethesiswillgivethedamagetolerancedesignandthecalculationoffatiguelife.Atlater,

4、itwilldiscussallofresultoffront.TosolveproblemofdynamicFEM,itwillusethedirectintegralcalculusmethodofNEWMARKtogivethedisplacementandstresssolutionvs.timeofnodesandelementandatthefoundofthesimulationmodel.Thengivethesimulationofthetorsionbarworkinginoneofcircumstances.Indamagetolerancedesignofthetors

5、ionbar,wegivethemethedtoenumerateremainingintensionofthetorsionbar.Numbericalmodelofcrack’sspreadbasedonParisformulawouldbegiven.Asexample,itwouldenumeratethetorsionbar’scheckingperiodafterthetwoofthreefactorsofthedamagetolerancedesignbeenconfiemed.Anewnumbericalmethodwouldbeusedtosolvetheproblemofe

6、numerateofsurfaceItypecrack’sstressintensityfactors,thenthefeasibilityofusingIrwin’sapproximatearithmeticofsurfaceItypecrack’sinengineeringwouldbediscussed.ThemethodbasedonS-Ncorsewouldbeusedtoenumeratethefatiguelifeofthetorsionbar.Andtheralationshipbetweendifferentfactorswouldbediscussed.Basedonthe

7、resultofallenumeratethetwomethodwouldbediscussed.新车型的平衡肘扭力轴的设计，要考虑的工况较多，包括国家规定的7种不同等级的路面、车体的5种不同的设计速度以及不同的轮轴。如果将这些因素都包括在内，分别通过对每一个扭力轴做实验来获得其动态响应结果作为分析参考资料，那么与要做的最少实验次数将近170多次，要是再考虑到随机因素对实验的影响，对每个扭力轴只进