社会学其它相关毕业论文 浅析结构疲劳寿命、可靠性可视化技术与虚拟疲劳设计

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1、湖南师范大学本科毕业论文考籍号：XXXXXXXXX姓名：XXX专业：社会学其它相关论文题目：浅析结构疲劳寿命、可靠性可视化技术与虚拟疲劳设计指导老师：XXX二〇一一年十二月十日论文关键词:有限元软件;疲劳寿命;寿命可视化;可靠性可视化;ANSYS论文摘要:介绍了大型图形用户界面有限元软件、疲劳寿命预测模型、疲劳寿命可视化、可靠性可视化实现方法等结构疲劳寿命以及可靠性可视化技术。阐述了先进的基于“全场”疲劳寿命、可靠性可视化技术的产品虚拟疲劳设计思想。以有限元软件ANSYS为平台，自行开发了基于结构疲劳寿命、可靠性可视化技术的外部模块，并采用该模块对某战斗机起落架框进行了“全场”疲劳寿命、可靠性

2、可视化分析。疲劳与可靠性是产品设计过程中需要考虑的重要环节。目前，基于产品结构可视化技术的虚拟设计思想，已成为现代产品设计与优化的潮流。工程师利用计算机，能够在无需产品样机的前提下即可通过CAE工程分析软件在虚拟环境中快速、全面、有效地获得“虚拟样机”的相关性能，如产品结构的应力分布、疲劳寿命和可靠性等。然后在此基础上，对“虚拟样机”进行“全场”的寿命分析与优化，进行所谓的“一次就对”的设计，可大大避免设计的盲目性，缩短产品开发周期，降低成本。　　1、结构疲劳寿命、可靠性可视化技术　　1.1结构寿命、可靠性可视化开发平台—图形用户界面有限元软件随着有限元法及数值模拟技术在工程中的广泛应用，目前

3、，国际上出现了一批著名的图形用户界面有限元软件，像ANSYS,NASTRAN等。这些软件将有限元分析、计算机图形学和优化技术紧密结合，已成为解决现代工程问题必不可少的工具，且具有如下共同特点：(1)通用的数据接口。可与许多知名的CAI〕软件，如AutoCAD,Pro/E等共享数据。利用数据接口，可精确地将在CAI〕系统下生成的几何模型传入有限元分析软件，而后准确地在该模型上进行网格划分并求解，这样用户可以方便地利用已有的模型，而不必因重新建模而费时耗力。(2)友好的图形用户界面。具有友好的图形用户界面，易学易用。用户通过这些界面可以方便地访问程序的各种功能、命令、用户手册;建立或修改模型;划分

4、网格及加载;直观显示模型及计算结果等。(3)开放的二次开发功能。为用户提供了广阔的二次开发功能。通过系统提供的语言编程，可对有限元模型中相关的参量(如节点坐标、应力、应变等)实现如下操作或功能:定义参数、数组、函数;进行数学运算;分支和循环;宏操作等。系统甚至还允许用户利用高级语言(如Fortran语言)编写子程序，并把这些代码和系统提供的语言代码连接在一起，从而增加程序的灵活性。由于目前知名的通用有限元软件大都具有如上特点，因此，当使用这些有限元软件对产品结构进行应力分析后，再结合具体的应力谱、材料的疲劳性能参数、适当的疲劳寿命预测模型、应力“准静态叠加法”、寿命概率分析以及这些软件的二次开

5、发功能，便可计算出模型上每点的疲劳寿命与破坏概率分布，并将寿命、破坏概率结果在这些有限元软件的图形窗体中显示，即可实现结构“全场”疲劳寿命与可靠性的可视化。1.2疲劳寿命预测模型目前，人们发展了各种各样的疲劳寿命预测方法，其中，S一N应力寿命法、e一N局部应变法以及基于断裂力学理论的疲劳裂纹扩展寿命方法，已成为三种经典的疲劳寿命预测方法。要实现结构疲劳寿命的可视化，必须计算出结构中每一点的疲劳寿命，显然，选择S一N应力寿命法和e一N局部应变法较为方便。除了以上的疲劳寿命模型以外，还有许多较为复杂的疲劳理论模型，也可望在结构疲劳寿命可视化技术中取得应用。这些方法中较典型的有:多轴疲劳理论、磨损疲

6、劳、接触疲劳、热机疲劳及蠕变疲劳等。　　1.3结构寿命与可靠性可视化方法如图1所示，结构疲劳寿命、可靠性可视化实现方法可分为如下几个步骤:(1)把CAI〕系统下生成的几何模型传人有限元分析软件，并对其进行应力分析。(2)根据应力计算结果，采用应力“准静态叠加法则”，并结合具体的应力谱、材料疲劳性能参数、适当的疲劳寿命预测模型及寿命概率分析，计算出模型上每点的疲劳寿命与破坏概率分布。(3)通过有限元软件的宏命令，使模型每点的疲劳寿命、破坏概率在有限元软件的图形窗体中显示，即实现结构“全场”疲劳寿命与可靠性的可视化。这里需要说明几点:(1)结构疲劳寿命、可靠性可视化实现方法的第二步，可由vc,vs

7、等语言开发的外部模块—疲劳寿命可视化模块来完成。(2)结构上的很大一部分点应力可能很小，寿命很大，即出现所谓的“无限寿命”(譬如，大于10”载荷循环)。对于这些点，其寿命可以在分析时直接赋某一约定的长寿命值，如10”载荷循环，并视其破坏概率始终为０。(3)要从材料常幅疲劳性能数据的概率分布，通过概率分析确定谱载下结构的疲劳寿命概率分布通常是很困难的。这里给出一种近似的“等寿命等概率分布”的确定原则