结构振动疲劳特性及其试验方法研究

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振动疲劳试验寿命确定方法研究_杨万均

振动疲劳试验寿命确定方法研究_杨万均DOI:10.13952/ki.jofmdr.2019.02.022第28卷第2期2019年4月机械设计与研究MachineDesignandResearchVol．28No．2Apr．，20192343（2019）02-071-02文章编号：1006-振动疲劳试验寿命确定方法研究杨万均，施荣明（沈阳飞机设计研究所，E-mail：yangwanjun2019@sohu．com）沈阳110035，摘要：提出了一种确定振动疲劳试验寿命的方法，首先基于有限元分析获得2A12铝合金简支梁试件的裂纹长度与试件固有频率的关系曲线，借助断裂力学失效准则，计算试件在试验载荷下疲劳失效时的临界裂纹长度，根据临界裂纹长度对应的固有频率能够确定试件疲劳失效时固有频率下降的幅度，从而根据振动疲劳试停机时所经历的循环数即为振动疲劳的试验寿命。

该方法结合理论验固有频率跟踪控制技术确定停机标准，与实际，为振动疲劳试验寿命的确定提供了理论依据，统一了试验标准，并且在实际操作试验过程中容易操作，所得的结果安全可靠。

关键词：振动疲劳；裂纹扩展动应力强度因子；试验寿命中图分类号：V215．5文献标识码：AResearchontheConfirmationMethodofVibrationFatigueExperimentLifeYANGWan-jun，SHIRong-ming（ShenyangAircraftDesignandResearchInstitute，Shenyang110035，China）Abstract：Anovelmethodofdeterminingthevibrationfatigueexperimentlifewasproposedinthispap er．Firsttherelationshipbetweenthecracklengthandthemodalfrequencyofthealuminiu malloy2A12modelwasacquiredbyfiniteelementanalysis．Accordingtothefracturefailu rerule，thecriticalcracklengththespecimencanbecomputedatexperimentloadspectrum，thedecreasesoftheinherentfrequencywhenthespecimenfailuredcanbedetermined．Then thestoppingcriterionofvibrationfatigueexperimentscanbeconfirmedbytheinherentfrequencytrackingandcontrol-lingtechnology，andthetimeorcirclesexperiencedwhenstoppingisrightthevibrationfatigueexperiment life．Themethodprovidedtheoreticalcriterionfordetermingthevibrationfatigueexpe rimentlifebycombiningthetheoriesandapplications，andthecriterionofthevibrationfatigueexperimentwasunified．Itisalsoeasytooperat eandtheresultswasreliable．Keywords：vibrationfatigue；crackpropagation；dynamicstressintensityfactor；experimentlife9］提出以结构固有频率下降人员带来很大的困难。

典型结构件的振动疲劳分析

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典型结构件的振动疲劳分析
图清单
图 1.1 基础激励振动疲劳试验装置 ........................................................................................ 4 图 1.2 铝合金疲劳裂纹扩展曲线及实物图.............................................................................. 4 图 1.3 复合膜材料疲劳寿命曲线............................................................................................ 5 图 1.4 有机塑料的 S-N 曲线 ................................................................................................... 5 图 1.5 LY12CZ 铝合金动态疲劳 S-N 曲线.........................................................................频率，模型修正，频率变化，裂纹扩展
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典型结构件的振动疲劳分析
Abstract
At present, the conventional analytical methods of static fatigue has been formed a separate system, and in engineering applications are quite ripe. But in actual environment, the project structure is often working in the environment of the vibration loads, the principal loss of structure is caused by vibration. Only use the idea of static fatigue can not compeletly explain the vibration conditions of failure，because it omits the key role of the changes of frequency . As a result, we take the common typical structure of aircraft as analyzing objects. Futhermore, we use the finite element software of MSC.patran&nastran and fatigue as a platform building dynamic models to study its’dynamic features and fatigue life. This paper put forward a method which considers frequency as a main factor to predict the life of structure. All works of this paper includes: First, we choose unidirectional stiffened plate and linking slab which are widely used in aircraft as objects to complete the structural vibration fatigue experiments under resonant excitation, realizing band motivation of the incentive frequency tracking structure inherent frequency and studying structure life change rule and the dynamic change of natural frequency by the resonance conditions. Results show that structural dynamic characteristics have important influence on fatigue life and nature frequency with the fatigue process is drab degressive. Futhermore, all works Based on the MSC. Patran&nastran platform, establishing the typical structure finite element dynamic model to complete the modal analysis and validate the finite element model is correct. And we use the amended model to analysis structure dynamic response, so as to realize the fatigue life calculation. Moreover, considering frequency variation of structure damage effect, this paper puts forward the frequency as the main parameters of resonance fatigue longevity methods. Through reasonable simplification and assumptions, using the finite element software of ABAQUS to simulate the dynamic structure crack propagation (named frequency of dynamic decreasing process), dynamic analysis is studied on each stages. SN method and damage tolerance are picked to simulate the progress of Adopt SN method, damage tolerance is done by the way under the condition of simulation timely resonance fatigue life. The example shows that the method is simple and reasonable and provides reference for vibration fatigue analysis. Key words : vibration fatigue; typical structure; natural frequency; model modification; frequency change; crack propagation

结构振动疲劳技术

结构振动疲劳技术结构振动疲劳技术在工程结构设计和维护中具有重要意义。

它研究结构在振动载荷下的疲劳行为，帮助工程师预测结构的寿命，采取适当的措施延长结构的使用寿命。

本文将介绍结构振动疲劳技术的基本原理、应用和发展方向。

结构振动疲劳技术的基本原理是通过研究结构在振动载荷下的疲劳行为来预测结构的寿命。

结构的振动载荷可以是自然产生的，也可以是外部施加的，例如机械振动、风振等。

结构在振动载荷下会发生应力、应变的变化，超过材料的疲劳极限会导致结构的损坏。

结构振动疲劳技术的应用可以分为结构设计和结构维护两个方面。

首先，结构设计阶段需要预测结构在整个使用寿命内的振动疲劳性能。

工程师需要根据结构的使用要求，并参考材料的应力-寿命曲线，预测结构的寿命，并选择适当的材料和结构形式来满足寿命要求。

其次，在结构维护阶段，工程师需要对结构进行定期检测和监测，以及根据实际的使用情况和疲劳损伤情况采取相应的维护措施，延长结构的使用寿命。

结构振动疲劳技术的发展方向主要包括以下几个方面。

首先，精确预测结构的振动疲劳性能是结构设计的关键。

工程师需要进一步研究不同材料和结构形式的振动疲劳特性，优化结构设计，提高结构的使用寿命。

其次，结构振动疲劳技术需要与其他技术相结合，例如结构动力学、材料力学等。

通过综合运用多种技术手段，能够更加准确地预测结构的振动疲劳性能，指导结构设计和维护工作。

另外，随着科技的发展，结构振动疲劳技术也可以应用于智能结构和无人机等领域。

利用传感器和数据处理技术，能够实时监测结构的振动疲劳情况，提供及时的预警和维护建议。

结构振动疲劳技术在很多领域具有广泛应用。

例如建筑工程、桥梁工程、飞机设计等。

这些工程结构长期受到振动载荷的作用，需要保证结构的安全性和可靠性。

结构振动疲劳技术可以帮助工程师预测结构的使用寿命，选择合适的材料和结构形式。

它还可以指导结构的维护工作，减少结构的损伤和维护成本。

综上所述，结构振动疲劳技术在工程结构设计和维护中具有重要意义。

基于ANSYS的梁板结构振动疲劳分析

料的极限强度低，因此应力疲劳（ｔｓ— ａｅ）于Ｓｒｓｂｓｄ用ｅ高周疲劳。在应用ＡＮＹＳＳ模拟仿真中疲劳模块拓展程序（ａｇｅＭｏｕｅａｄｏ）用的是基于应力Ｆｔｕｄｌｄ —ｎ采ｉ
导致失效
频率／ｚ．１．ｌ．Ｉ．ｌ１Ｉ０ｌ５Ｉ０Ｈ１５０５５５２０１２３２３
在ＡＳＳ中载荷与疲劳失效的关系，ＮＹ一般采用
位／０１０２．８．．６．０１０１移ｍｌ０１０ｌ２１０ｌ０ｌ叭ｌ５．ｍ．０２０．００００．１００
应很容易得到计算。相反，比例载荷没有隐含各非
应力之间相互的关系，型情况包括：典在两个不同载荷工况间的交替变化，变载荷叠加在静载荷上，交非线性边界条件对于应力的定义，虑在最大最小应力值ｔｎ考ｒｍｉ和ｃａ作用下的比例载荷、定振幅的情况：ｒｘｍ恒
宽度ｂ４一＝Ｅ３ｍ。
发生的是对称循环载荷。这就是ｏ＝，一－ＯＲ＝１的情ｍ
况。
一
当施加载荷后又撤除该载荷发生脉动循将
表１梁板结构振谱表
环载荷。这就是盯ｍ＝ｃｘ２Ｒ０的情况。ｒ／。＝ｍａ
～
如果同个部件作用在更高的载荷下，致失导
应力一寿命曲线或ＳＮ曲线。展示出应力幅 —

双轴共振式风电叶片全尺寸结构疲劳测试理论与方法

双轴共振式风电叶片全尺寸结构疲劳测试理论与方法双轴共振式风电叶片全尺寸结构疲劳测试理论与方法随着能源需求的增长和环保意识的提高，风能成为一种可再生、清洁的能源来源备受关注。

在风能发电系统中，风电叶片是将风能转化为机械能的关键部件之一。

由于长期受到风力的作用，风电叶片容易出现疲劳损伤，影响其使用寿命和安全性能。

因此，疲劳测试对于了解风电叶片的疲劳性能以及提高其可靠性具有重要意义。

双轴共振式风电叶片全尺寸结构疲劳测试是一种广泛应用的方法，能够真实模拟风电叶片在实际工作环境中的受力情况，获取叶片在不同负荷条件下的疲劳特性数据。

本文将详细介绍双轴共振式风电叶片全尺寸结构疲劳测试的理论与方法。

首先，双轴共振式风电叶片全尺寸结构疲劳测试的理论基础是共振原理。

当叶片受到与其固有频率相同的载荷时，会出现共振现象，使叶片发生明显的振动。

利用共振原理可以在实验室中模拟风电叶片在实际工作条件下的共振振动，从而研究其疲劳损伤特性。

其次，双轴共振式风电叶片全尺寸结构疲劳测试的方法主要包括试验设备的搭建和试验过程的操作。

首先，需要建立一个能够模拟风力加载和叶片振动的实验台架。

实验台架上设有叶片固定装置和加载装置，分别用于固定叶片和施加负载。

在试验过程中，通过控制载荷的大小和频率，使叶片达到共振状态，并记录叶片在不同载荷下的振动响应。

双轴共振式风电叶片全尺寸结构疲劳测试须进行多组试验，通过改变载荷的振动频率和幅值来模拟不同工况下的叶片受力情况。

通过测量叶片的振动加速度、应变和应力等参数，可以获得叶片在不同工况下的振动响应和受力状态。

通过对多组试验数据的统计和分析，可以得出风电叶片在实际工作环境中的疲劳特性。

另外，为了对双轴共振式风电叶片全尺寸结构的疲劳性能进行更准确的评估，还可以通过有限元分析等数值模拟方法来验证试验结果，并进一步优化叶片结构和材料。

通过将试验结果与数值模拟结果进行对比分析，可以评估叶片的疲劳寿命和安全性能。

机载雷达结构随机振动疲劳破坏技术研究

ｔｈｅｖｉｂｒａｔｉｏｎｅｘｐｅｉｍｅｒｎｔｒｅｓｕｌｔ，ｅｘｐｌｏｒｅｓｔｈｅｔｈｅｏｙｒｏｆｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｆａｔｉｇｕｅｄｅｓｔｕｃｒｔｉｏｎａｎｄａｎｌｙａｓｅｓｔｈｅｉｍｍａ — ｎｅｎｔｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｏｆｍｏｄｅｖｉｂｒａｔｉｏｎｆｏｒｍａｔａｎｄｒａｎｄｏｍｖｉｂｒａｔｉｏｎｄｅｓｔｕｃｒｔｉｏｎ．Ｂｅｓｉｄｅｓ，ａｎａｎｌｙａｓｉｓｍｅｔｈｏｄｏｒｆｆａｔｉｕｅｇｌｉｆｅｂａｓｅｄｏｎＰＳＤｉｓａｌｓｏｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．ＷｉｔｈＭＳＣｓｏｆｔｗａｒｅｃｏｍｂｉｎｅｄｗｉｔｈｔｈｅｐｏｐｕｌａｒｆａｔｉｕｅｇａｎａｌｙｓｉｓｓｏｆｔｗａｒｅ，ｆａｔｉｇｕｅｌｉｆｅａｎｌｙａｓｉｓａｎｄｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｏｒｆａｉｆｘｉｎｇｓｈｅｌｆａｒｅｃａｒｉｒｅｄｏｕｔ．Ｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓｒｅｓｕｌｔａｇｒｅｅｓｗｉｔｈ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｓｏｎｅｏｆｔｈｅｐｒｉｍａｒｙｆｏｒｍｏｆｔｈｅａｖｉａｔｉｏｎｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄｅｓｔｕｃｒｔｉｏｎ，ｔｈｅｄｅｓｔｕｃｒｔｉｏｎｆｒｏｍｖｉｂｒａｔｉｏｎｆａ — ｔｉｇｕｅｈａｓｈｕｇｅｐａｔｅｎｔｉａｌｔｈｒｅａｔ．Ｆｏｒｅｃａｓｔｉｎｇｔｈｅｗｅａｋｎｅｓｓｆｌｅｅｔｌｙａｎｄａｃｃｕｒａｔｅｌｙｉｎｓｔｕｃｒｔｕｒｅｒａｎｄｏｍｖｉｂｒａｔｉｏｎｉｓ

振动冲击对机械结构的疲劳破坏研究

振动冲击对机械结构的疲劳破坏研究机械结构在长期使用和运行的过程中，往往会遭受振动冲击的影响，这对结构的可靠性和耐久性都会产生重大影响。

因此，对振动冲击对机械结构的疲劳破坏进行深入研究具有重要意义。

首先，振动和冲击是机械结构长期运行中不可避免的外部条件。

振动是指物体在空间中周期性或非周期性地摆动或震动，而冲击则是指物体突然受到的推拉力或撞击力。

这两种外部条件都会给机械结构带来疲劳破坏的风险。

其次，振动和冲击会导致机械结构的疲劳寿命减少。

振动会引起机械结构内部的应力和变形，如果振动频率接近结构的固有频率，就可能造成共振现象，进而导致结构的破坏。

冲击则是在很短的时间内对结构施加高强度的力，这样的冲击荷载往往会导致结构的瞬时破坏。

振动和冲击的持续作用会导致机械结构的疲劳寿命缩短，加速结构的老化过程。

此外，振动和冲击产生的能量也可能对机械结构的局部区域造成损伤。

当振动和冲击能量的频率达到或接近结构的固有频率时，结构的某些部位可能会出现共振现象。

在共振状态下，结构局部区域的位移和应力会变得非常大，从而导致该区域的损伤甚至破坏。

因此，在设计和使用机械结构时，需要尽量避免结构的固有频率与振动或冲击源的频率相近，以减少共振的风险。

在振动冲击对机械结构疲劳破坏的研究中，一种常见的方法是通过模拟试验来获取相关数据，并进行数值分析和建模。

试验中，将机械结构置于特定的振动或冲击环境中，记录下结构的响应。

通过分析试验数据，可以得到结构的疲劳寿命和振动冲击对结构的影响程度。

同时，利用数学模型和有限元分析等工具，可以更精确地了解结构的内部应力和变形分布，以及结构在不同振动冲击条件下的破坏模式。

此外，在振动冲击研究的过程中，还需要考虑到机械结构的材料特性和结构的几何形状对疲劳破坏的影响。

不同材料有不同的疲劳强度和韧性，这会直接影响结构的耐久性。

而结构的几何形状也会决定结构在振动和冲击下的应力集中程度，从而影响结构的破坏位置和方式。

振动环境下结构疲劳性能与寿命评估

振动环境下结构疲劳性能与寿命评估在振动环境下，结构的疲劳性能与寿命评估是非常重要的。

振动环境下的结构疲劳是指结构在受到周期性外力作用下，由于应力的累积作用而引起的结构破坏现象。

结构的疲劳性能评估旨在确定结构的劳寿命，以便预测结构在实际使用条件下的可靠性和安全性。

结构的疲劳性能与寿命评估涉及以下几个关键方面：振动环境分析：首先需要对振动环境进行分析，包括振动频率、振动幅值、振动周期等参数的测量和分析。

常用的方法包括现场振动测试、实验室振动台测试以及数值模拟等。

应力分析：振动环境下的结构会受到周期性外力的作用，这会引起结构内部应力的变化。

通过应力分析，可以确定结构在不同工况下的应力分布情况，从而评估结构的疲劳性能。

疲劳寿命预测：基于应力分析结果，可以采用疲劳寿命预测方法来评估结构的疲劳寿命。

常用的方法包括应力范围法、应力时间法、应力幅值法等。

这些方法基于材料的疲劳性能曲线和结构的应力历史，可以预测结构在不同工况下的疲劳寿命。

结构可靠性评估除了预测疲劳寿命，还需要对结构的可靠性进行评估。

可靠性评估包括确定结构的失效概率、可靠度指标等，以评估结构在振动环境下的安全性。

寿命评估与优化设计：通过对结构的疲性能评估，可以发现结构的疲劳弱点和寿命短板。

基于这些评估结果，可以进行结构的优化设计，包括改善材料性能、调整结构参数、增加支撑等措施，以提高结构的疲劳寿命和可靠性。

需要注意的是，振动环境下结构的疲劳性能与寿命评估是一个复杂的工程问题，需要综合考虑材料特性、结构形式、振动环境和设计要求等多个因素。

同时，疲劳性能评估的准确性也受到振动环境测试和应力分析等技术手段的限制。

因此，在进行结构疲劳性能评估时，需要综合运用实验、数值模拟和经验方法，以提高评估结果的准确性和可靠性。

总之，振动环境下结构的疲劳性能与寿命评估对于确保结构的安全可靠性至关重要。

通过对振动环境的分析、应力分析和疲劳寿命预测等方法的综合应用，可以评估结构的疲劳性能，并提出相应的优化设计方案，以提高结构的疲劳寿命和可靠性。

随机振动疲劳寿命预测方法研究

随机振动疲劳寿命预测方法研究随机振动是在振动研究中一个重要的方面，它不仅可以模拟复杂的工程问题，而且可以用于预测疲劳寿命的预测。

本文将介绍随机振动疲劳寿命预测方法的原理、主要方法及其应用，并对研究进展进行概述。

一、随机振动疲劳寿命预测方法原理随机振动疲劳寿命预测是根据测试发生在机械结构中的振动情况，通过数值方法和实验方法来估算结构的寿命。

振动通常是实际的受力原因，从而导致结构的早期疲劳和衰减，从而影响结构的使用寿命。

随机振动是一种不可预测的振动，它可能来自外部的环境或加载，也可能来自机械结构自身的动态特性。

一般来说，随机振动可以分为低频和高频两种。

低频随机振动来自恶劣的环境或罕见的加载，而高频随机振动则来自结构自身的动态特性。

通过将随机振动信号分解，其中的各个分量构成随机振动疲劳寿命预测的基础。

二、主要方法（1）加速度空间灰色关联分析法加速度空间灰色关联分析法是一种基于加速度信号（能量空间模型）的灰色预测技术。

根据监测加速度信号的空间相关性，本方法可以有效地提取其中的振动特征，并预测结构疲劳寿命。

它是一种分步灰色预测法，采用灰色关联数据变换（GCDT）算法来实现信号的分类，提取足够的特征向量，再采用灰色预测技术来估算疲劳寿命。

（2）加速度时域参数方法加速度时域参数方法是一种基于加速度信号的动态参数分析方法。

根据监测加速度信号，研究者从时间和频率上提取相关参数，如“振幅”、“峰值”、“峰值因子”、“保守系数”等，从而得到疲劳寿命的预测值。

本方法采用的参数较多，预测结果更加准确，但是计算复杂，要求更高。

三、应用随机振动疲劳寿命预测方法主要应用于汽车的发动机和传动系统的预测，同时也应用于船舶柴油机、发电机组、齿轮箱及其他链条系统的疲劳寿命预测。

在发动机和传动系统中，汽车设计者要求通过对随机振动进行分析和综合，来估算设计寿命，以实现安全可靠的汽车使用。

因此，结合动态负荷分布、结构比重和疲劳材料强度计算，此类测试结果常用于分析汽车动力总成和传动系统的疲劳设计要求，以实现安全可靠的设计寿命。

钢结构塔架的风振疲劳分析

钢结构塔架的风振疲劳分析随着我国工业的快速发展，大型工业设施如钢结构塔架的需求不断增加。

然而，这些结构在服役期间会受到各种荷载的作用，其中风荷载是一种重要的不可忽视的因素。

风振疲劳问题是钢结构塔架设计中的关键问题之一，关系到结构的安全性和耐久性。

本文将针对钢结构塔架的风振疲劳问题进行深入分析。

关键词：钢结构塔架、风振疲劳、风荷载、疲劳寿命、抗疲劳设计概述风振疲劳是由于结构在风荷载作用下产生振动，导致结构内部产生交变应力而引起的疲劳破坏。

对于钢结构塔架而言，风振疲劳对其服役性能有重要影响。

风振疲劳的危害主要表现在降低结构的承载能力、增加结构变形以及引发结构断裂等。

因此，对钢结构塔架进行风振疲劳分析具有重要意义。

钢结构塔架的风振疲劳分析钢结构塔架在服役期间会受到风荷载的作用，其风振疲劳的产生主要有以下原因：（1）结构设计不合理，如结构形式、连接方式等；（2）材料选择不当，如材料的韧性、强度等；（3）制造和安装过程中产生的缺陷，如焊接变形、螺栓松动等。

针对这些原因，在进行钢结构塔架设计时，应采取相应的措施来降低风振疲劳的风险。

例如，优化结构设计、选用高强度材料、严格控制制造和安装质量等。

还可以采用防腐涂层等措施来提高结构的耐久性。

疲劳损伤因子的计算在风振疲劳分析中，疲劳损伤因子是一个重要的参数，用于描述结构在疲劳过程中损伤的程度。

常用的疲劳损伤因子计算方法有：（1）Miner-Palmgren方法：该方法基于Miner-Palmgren 累积损伤理论，考虑了应力幅值和平均应力的影响。

（2）Gerber方法：该方法基于Gerber损伤模型，考虑了裂纹扩展和闭合的过程，适用于估算结构的低周疲劳寿命。

在计算疲劳损伤因子时，应根据具体情况选择合适的计算方法。

同时，还应注意考虑其他影响因素，如环境因素、荷载作用次数等。

抗疲劳设计的建议根据前文对钢结构塔架风振疲劳的分析，提出以下抗疲劳设计的建议：（1）优化结构设计：合理选择结构形式和连接方式，以提高结构的抗风能力。

机械结构的振动测试与模态分析

机械结构的振动测试与模态分析机械结构的振动是指在运动或工作过程中，由于受到外界激励或内部失稳因素的影响而出现的周期性或非周期性的振动现象。

振动不仅会影响机械结构的正常运行，还可能导致结构疲劳、损坏，甚至产生严重事故。

因此，了解机械结构的振动特性，进行振动测试和模态分析，对于结构设计、改进和维护具有重要意义。

1. 振动测试振动测试是通过实验手段对机械结构的振动特性进行测量和分析的过程。

常见的振动测试手段包括加速度传感器、速度传感器、位移传感器等。

通过这些传感器，可以测量到结构在不同频率范围内的振动加速度、振动速度和振动位移等参数。

振动测试不仅可以定量地描述结构的振动特性，还可以研究振动的传播路径、频谱特性和共振现象等。

2. 模态分析模态分析是对机械结构的振动特性进行分析和研究的过程。

模态分析的目的是确定结构的振动模态，即结构的固有频率、振型和阻尼等参数。

通过模态分析，可以了解机械结构在不同频率下的振动特性，并确定结构中可能存在的共振点和振动节点。

同时，模态分析还可以帮助设计师优化结构的设计，减小结构的振动幅值，提高结构的工作效率和可靠性。

3. 应用案例以汽车底盘为例，进行振动测试和模态分析的应用。

在汽车行驶过程中，底盘承受着来自路面的冲击和车辆运动的振动。

通过振动测试，可以测量到底盘在不同行驶速度下的振动加速度和振动速度等参数。

通过模态分析，可以确定底盘的固有频率和振型，判断底盘是否在某些特定频率下容易出现共振现象。

根据振动测试和模态分析的结果，可以对底盘的结构进行优化，提高底盘的刚度和减小噪声，提高驾驶的舒适性和汽车的安全性能。

4. 振动测试与模态分析的意义振动测试与模态分析对于机械结构的设计、改进和维护具有重要意义。

通过振动测试，可以了解机械结构在不同工况下的振动特性，及时发现结构的振动异常和故障等。

通过模态分析，可以确定结构的固有频率和振型，为结构的优化设计提供依据。

同时，振动测试与模态分析还可以帮助工程师评估结构的可靠性和耐久性，减小结构的振动幅值，提高结构的工作效率和可靠性。

谐波减速器的振动研究与疲劳分析

谐波减速器的振动研究与疲劳分析谐波减速器的振动研究与疲劳分析引言：谐波减速器，作为一种高效精密传动装置，被广泛应用于机械设备领域。

其主要特点是具有大减速比、高传动精度和紧凑的结构。

然而，谐波减速器在实际运行过程中，常常受到振动和疲劳的困扰，从而影响其工作性能和使用寿命。

本文将对谐波减速器的振动问题进行研究，并对其疲劳特性进行分析。

一、谐波减速器的振动原因及振动特征谐波减速器在工作时产生的振动主要源于以下几个方面：1. 齿轮啮合时的冲击振动：由于谐波减速器的大减速比，在啮合过程中会产生较大的载荷冲击，导致齿轮和轴承产生振动。

2. 不平衡力的振动：由于制造和安装误差以及工作负载不均衡，使得谐波减速器旋转部件产生不平衡力，从而引起振动。

3. 系统共振：如果谐波减速器的固有频率与外力激振频率相等，就会引发系统共振，增加振动幅度。

4. 轴承故障：当谐波减速器轴承损坏或磨损时，会引起异常振动。

综上所述，谐波减速器的振动特征主要表现为冲击振动、不平衡振动、共振振动和异常振动。

二、谐波减速器振动的影响因素谐波减速器的振动程度受多方面因素影响，包括加载、设计、制造和安装等。

以下是几个重要的影响因素：1. 载荷大小：谐波减速器的负载对其振动有直接影响，过大或过小的负载会导致振动加剧或不稳定。

2. 结构设计：谐波减速器的结构设计对其振动性能有重要影响，合理的结构设计可以减小振动幅度。

3. 制造误差：由于制造过程中的误差，如齿轮啮合间隙不均匀、轴向偏差等，会导致谐波减速器在工作时产生振动。

4. 安装调试：谐波减速器的正确安装和调试对其振动特性有直接影响，合理的安装能减小振动幅度。

三、谐波减速器的疲劳分析谐波减速器在长时间运行过程中，其内部的齿轮和轴承等零部件会受到疲劳损伤，从而导致故障甚至失效。

疲劳损伤主要表现为疲劳裂纹的形成和扩展。

疲劳的产生与振动密切相关，以下是谐波减速器疲劳分析的几个关键点：1. 振动信号分析：通过对谐波减速器振动信号的采集和分析，可以了解其频谱分布和振动幅度，从而判断是否存在故障。

复合材料结构的疲劳试验研究

复合材料结构的疲劳试验研究随着科技的不断发展，复合材料在工程结构中的应用越来越广泛。

由于复合材料优异的物理和力学特性，它被广泛应用于航空、汽车、海洋、电子等领域。

然而，在复合材料结构应用的过程中，疲劳寿命成为制约其使用的重要因素。

因此，研究和分析复合材料结构的疲劳试验变得越来越重要。

一、复合材料的疲劳特性在研究复合材料结构的疲劳试验之前，我们需要了解复合材料的疲劳特性。

复合材料的疲劳行为受到许多因素的影响，包括应力水平、振荡幅值、振荡频率等。

由于复合材料是由多种材料组成的，因此它的疲劳行为也受到这些材料的影响。

例如，复合材料中纤维的方向、大小、排列方式等都会影响它的疲劳寿命。

复合材料疲劳行为的研究主要包括疲劳试验和疲劳模型。

疲劳试验通常是通过施加不同的应力水平、振荡幅值和振荡频率来研究材料在不同工况下的疲劳寿命。

而疲劳模型则是通过分析试验数据，建立材料的疲劳寿命和施加应力之间的关系，以预测材料在实际工作条件下的疲劳寿命。

二、复合材料结构的疲劳试验方法复合材料结构的疲劳试验是评估复合材料结构在实际工作条件下的疲劳寿命的一种方法。

这种试验通常采用恒幅加载或变幅加载的方式来模拟材料在实际工作条件下的疲劳状态。

恒幅加载试验是在相同的应力水平下进行的，而变幅加载试验则是在不同的应力水平下进行的。

在复合材料结构的疲劳试验过程中，需要对试验的参数进行精确测量。

这些参数包括振幅、振动频率、应力幅、应力比、位移等。

此外，还需要测量复合材料试样表面的裂纹长度、裂纹方向和裂纹密度等参数，以评估试样的疲劳损伤程度。

三、复合材料结构疲劳试验的实例以复合材料制成的梁为例，来探讨复合材料结构疲劳试验的实施过程。

首先，需要根据实际工况和材料特性选择适当的试验参数。

例如，梁的载荷大小和载荷方向、振动频率、振幅等参数。

然后，需要制备符合要求的试验样品，通常采用层压法制备。

制备好的试验样品需要进行预处理，例如剪切、打砂等处理，以保证试样表面的光滑度和均匀性。

机械振动学中的振动与疲劳寿命分析

机械振动学中的振动与疲劳寿命分析机械振动学是研究物体在受到外力或激励下发生振动的学科，通过振动分析可以了解机械系统的动态特性。

在工程实践中，振动分析在设计、优化和故障诊断上起着重要作用。

而振动引起的疲劳破坏也是工程领域中常见的问题。

本文将探讨机械振动学中的振动与疲劳寿命分析，帮助读者更好地理解相关理论和方法。

振动分析是机械系统动态特性分析的重要手段。

振动可以分为自由振动和受迫振动两种情况。

自由振动是指物体在没有外力作用下的振动，其振幅和频率由系统的初始条件确定。

而受迫振动是指物体受到外力作用下的振动，外力的频率与系统的固有频率接近时，会出现共振现象。

通过振动分析，可以得到机械系统的振动模态、频率响应等重要参数，为系统设计和优化提供依据。

疲劳寿命是指机械元件在交变载荷作用下发生疲劳破坏之前可以承受的循环载荷次数。

疲劳破坏是由于材料内部的微观缺陷在循环载荷下逐渐扩展至裂纹并最终导致破坏。

在振动引起的疲劳问题中，振动载荷作用下的应力循环是引起疲劳破坏的主要原因。

疲劳寿命分析是通过计算机模拟或实验手段确定机械元件在特定工况下的疲劳寿命，以预防疲劳破坏的发生。

振动与疲劳寿命之间存在着密切的联系。

振动会引起机械元件受到动态载荷作用，导致应力的集中和变化；而应力的集中和变化则是疲劳破坏的主要因素。

因此，在设计机械系统时，需要综合考虑振动对元件疲劳寿命的影响，采取相应的措施减小振动幅值和频率，提高元件的疲劳寿命。

在实际工程中，振动与疲劳寿命分析是不可或缺的环节。

通过有限元分析、模态试验等手段，可以对机械系统进行振动模态分析，得到系统的动态响应特性；同时，通过疲劳实验和寿命预测方法，可以评估元件在实际工作条件下的疲劳寿命，为系统的可靠性设计提供依据。

综上所述，机械振动学中的振动与疲劳寿命分析是研究机械系统动态特性和耐久性的重要内容。

通过振动分析和疲劳寿命评估，可以优化机械系统的设计，延长元件的使用寿命，提高系统的稳定性和可靠性。

轮毂结构的动力学性能与疲劳特性分析

轮毂结构的动力学性能与疲劳特性分析轮毂是汽车重要的组成部分之一，其结构的动力学性能和疲劳特性对车辆的安全性和可靠性至关重要。

本文将对轮毂结构的动力学性能和疲劳特性进行分析和研究。

1. 轮毂结构动力学性能分析轮毂结构的动力学性能主要指的是在车辆行驶过程中，轮毂受到的载荷、振动和冲击的能力。

这取决于轮毂的设计、材料、加工工艺和装配质量等因素。

1.1 轮毂载荷分析轮毂在车辆行驶过程中承受来自道路的各种载荷，包括径向载荷、切向载荷、弯矩载荷等。

轮毂必须能够承受这些载荷，并保持结构的稳定性与完整性。

在轮毂的设计中，需要合理选择材料和结构形式来满足车辆行驶过程中的各种载荷需求。

1.2 轮毂振动分析轮毂在车辆行驶过程中会受到来自车辆悬挂系统、车轮胎等的振动载荷。

这些振动载荷会导致轮毂本身发生振动，进而影响整个车辆的行驶稳定性和乘坐舒适性。

因此，轮毂的设计需要考虑减振措施，如增加轮毂的刚度和加装减振器。

1.3 轮毂冲击分析在某些情况下，轮毂可能会受到来自道路的冲击载荷，例如行驶过程中遇到凹凸不平的路面或碰到路障等。

这些冲击载荷会对轮毂造成严重的应力和变形，甚至导致轮毂的破损和失效。

因此，在轮毂的设计中，需要合理选择材料和增加结构强度，以提高轮毂对冲击载荷的抵抗能力。

2. 轮毂结构疲劳特性分析轮毂在车辆行驶过程中会受到长期连续的载荷作用，这会导致材料的疲劳损伤和失效。

轮毂结构的疲劳特性是指轮毂在长期使用过程中的抗疲劳性能。

2.1 轮毂疲劳寿命分析轮毂的疲劳寿命是指轮毂在特定载荷条件下能够安全运行的时间。

轮毂的疲劳寿命与材料的疲劳强度和结构的疲劳强度有关。

在轮毂的设计中，需要进行疲劳寿命分析，以确保轮毂能够在整个使用寿命期间保持安全可靠的性能。

2.2 轮毂的疲劳损伤分析轮毂在长期使用过程中，由于载荷的作用会导致材料的疲劳损伤，例如裂纹的产生和扩展等。

轮毂的疲劳损伤会对结构的完整性和性能产生负面的影响。

因此，在轮毂的设计中，需要进行疲劳损伤分析，以确定结构中可能出现的疲劳损伤位置和程度，并采取相应的措施进行修复或更换。

结构振动疲劳研究综述_刘文光(1)

尤其在航空航天领域，疲劳失效后果．，譬如：第二次世界大战前后，约有２０架
英国 “ 惠灵顿 ” 号重型轰炸机疲劳失效；１９５２年美国Ｆ８６型歼击机因机翼主接头疲劳而发生事故；－英国喷气式客机 “ 彗星” 号因疲劳连１９５３—１９５４年，续２次发生灾难性事故；１９７０年我国某直升机由于飞机结构上疲劳脆弱部位产生裂纹发生过空难；２００２年中国台湾中华航空公司一架波音７４７客机因疲劳失效在台湾海峡领空突然解体．振动疲劳泛指振动环境下的结构疲劳破坏与过通常情况下，对工作在振动环境下的工程结构，程．都需把抗疲劳作为结构设计的重要准则．近年来，由于动力机械的迅猛发展，很多工程结构必须在振动严重的环境中服役，致使结构振动疲劳现象骤增．航空航天领域广泛存在着振动疲劳问题，严重例如：运载火箭曾因危及飞行器结构的安全可靠性，星箭耦合振动造成发射失败；飞机的进气道壁板和机身侧壁和机翼下壁板、尾翼根部或蒙尾喷口蒙皮、皮梢部、发动机罩蒙皮以及发动机叶片、燃油管道、航炮支架等部位常因振动产生疲劳裂纹．疲劳裂纹对于工程结构而言，是一个重要的结构健康问题．生产实际中，工程结构因裂纹而引发的事故颇多，譬如飞机失事、桥梁坍塌、管道泄露、海洋平台倾覆等．为了保障结构的安全可靠性，必须对结损伤的位置、损伤严重程度进构是否存在疲劳损伤、行及时的诊断和评估．随着研究人员对振动理论与振动理论在疲劳控制疲劳现象认识的进一步深入，中发挥着越来越重要的作用，例如，研究如何利用振动方法进行疲劳损伤诊断成为振动与疲劳交叉研究的热点课题，而利用振动响应变化预报结构寿命正发展成为一项重要的结构疲劳寿命分析技术，动态设计将成为结构抗疲劳设计的重要手段．如今，结构振动疲劳研究已经受到国内外学者例如：早在 “ 八五 ” 期间我国已将振和工程师的重视，动疲劳问题列入 “ 飞机动强度与动力环境研究” 计划

机械工程中钢结构的振动特性分析与改进

机械工程中钢结构的振动特性分析与改进引言钢结构作为一种重要的机械设备和工业建筑材料，在现代工程领域中广泛应用。

由于机械设备和结构本身的特点，钢结构在使用过程中会产生振动。

振动的产生不仅会给设备运行造成影响，还会对结构的稳定性和安全性带来潜在风险。

因此，针对机械工程中钢结构的振动特性进行分析与改进显得尤为重要。

一、钢结构振动的原因和特点钢结构振动的原因主要有以下几个方面：1. 载荷作用：机械设备在运行时会受到外界载荷的作用，这些载荷会引起钢结构的振动。

例如，工业机械设备的工作时往往会产生不平衡载荷，造成结构震动。

2. 自激振动：在某些工况下，机械设备与结构之间的耦合作用会引起自激振动。

自激振动是指振动能量的一种自我放大过程，会导致钢结构的频率响应异常。

3. 外界激励：环境因素如地震、风力等也是引起钢结构振动的重要原因。

这些外界激励会加大钢结构的振动幅度和频率。

钢结构振动的特点主要有以下几个方面：1. 高频振动：由于钢结构的刚度高，振动频率相对较高。

高频振动对结构的疲劳寿命和使用寿命产生较大影响。

2. 刚度效应：钢结构具有较高的刚度，振动能量反射小。

这种刚度效应会使结构的振动持续时间较长，造成结构的稳定性问题。

3. 多模态振动：钢结构由多个部件组成，具有不同的刚度和质量特性。

因此，在振动过程中会出现多个共振频率和共振模态。

二、钢结构振动分析方法为了准确分析钢结构的振动特性，工程师可以采用各种方法进行振动分析。

1. 数值模拟方法：利用有限元分析软件，可以对钢结构进行动力学分析。

通过建立结构的有限元模型和施加加载条件，可以计算出钢结构在不同工况下的振动响应。

2. 模态分析方法：模态分析是计算机模拟方法中应用最广泛的一种。

通过求解结构的特征值和特征向量，可以得到结构的振动模态和共振频率。

3. 动力响应测试方法：通过在实际机械设备上安装传感器，利用加速度计等测量设备采集振动数据，再通过信号处理和分析方法，可以得到钢结构振动的特征参数。

门式起重机的振动疲劳特性分析

门式起重机是现代工业生产中各种货物的装
卸、吊运等生产作业必不可少的重要设备。门式座起重机在起、制动过程中，在循环往复的交变载荷的作
为结构总质量矩阵；
Ｋ为结构总刚度矩阵；
为位移、加速度列向量。用下，机构和结构承受着强烈的冲击振动，其金属结如果结构以某一固定频率和模式振动，即Ｘ＝Ｘ。构可能出现裂纹并发生扩展，导致金属结构的突然ＣＯＳＯ）ｔ，式中为振动固有频率。将其代入运动方程，断裂破坏。因此，对服役周期长、负荷量大和使用频得到如下的式子：率高的起重机进行振动疲劳将ｌ生研究十分必要。ＫＸ０一 ∞ ０＝０
振动疲劳是指交变激励频率与结构的某阶固有频率接近或一致时使结构产生的疲劳失效。振动疲劳的首要研究问题是分析振动频率对疲劳特性的影
（１）门架有限元计算模型及参数对门架结构几何模型的规则面采用映射划分，不
如下：Ｍ爻＋ＫＸ：０
门架最危险丁况，载荷组合如下：ａ）静刚度计算工况：起升静载荷；ｂ）强度计算工况：按第 Ⅱ类载荷为自重载荷＋
式中，
收稿日期：２０１３ — ０９ — ０７作者简介：雷晓红（１９８ｌ一），女，湖北人，工程师，研究方向：结构工程；王传民（１９８０一），男，山东人，工程师，研究方向：机械工程。ｌ２６