摘要：针对复合频率振动下空心轴的下料研究,建立了下料寿命与空心轴几何参数及加载状态之间的关系。推导出空心轴的V形切口尖端处应力强度因子(stress intensity factor,简称SIF),基于已搭建的双频振动系统,建立了动力学模型。在双频振动下通过绘制一维多级应力谱,得到V形切口处所受等幅名义应力,由此得到复合频率振动下的空心轴V形切口处的SIF值。根据SIF可以叠加的原理和疲劳裂纹寿命公式,获得复合频率振动下空心轴下料寿命模型。对该模型进行了分析并设计试验,得到的试验结果与模型规律一致。

摘要：针对双频激振下阶梯轴的低周断裂问题,研究阶梯轴与带V型槽轴的等效性以简化问题。设计了铝合金阶梯轴和带V型槽铝合金轴的双频激振等效实验,利用有限元软件,对实验中的模型进行比较分析,在此基础上提出等参数建模法:通过有限元建模,对两种模型重点考察的局部特征进行分析比较,调整模型的尺寸参数,筛选出能够彼此近似等效的模型。利用等参数建模法,得到应用于所搭建的双变频激振器的等效建模表,根据等效建模表,可查找到基于双变频激振器,一定误差范围内能够彼此近似等效的铝合金阶梯轴和带V型槽铝合金轴。

摘要：针对具有应力集中效应的金属管结构在承受复杂交变载荷时的疲劳断裂问题,提出一种基于高低频复合振动的加载方法,并通过自行研制的高低频复合振动实验装置,探究带V形切口金属管材的断裂行为。基于金属管材的复合振动特性,提出了一种可以提高金属管材裂纹萌生速率与扩展稳定性的复合振动频率控制曲线。设计了高低频复合振动实验装置的机械系统和计算机测控系统,并对预制V形切口的6061铝合金、45钢和304不锈钢三种不同金属管材进行了振动断裂实验研究。同时,为了对不同金属管材的特殊断面进行比较与分析,提出一种管材断面质量检测与评价方法,并对3种金属管材断面几何精度及断裂时间进行测量与评价。实验结果表明:在给定的线性递减的低频振动载荷作用下,金属管材裂纹会快速萌生并平稳扩展;在叠加高频振动载荷后,金属管材的断裂时间大幅缩短,其裂纹扩展速率显著加快,且管材的瞬断区较小、断面平整。研究结果对金属管材在复杂交变载荷下的寿命分析及在工程应用中的抗疲劳设计有重要的参考意义。

摘要：针对双频激振系统下带V型槽棒料下料研究,需要建立下料寿命与带V型槽棒料几何参数及加载状态之间的关系。首先推导出带V型槽棒料裂纹尖端的应力强度因子SIF计算公式,并根据建立的双频激振系统的动力学模型,绘制出带V型槽棒料裂纹尖端所受应力谱,将复杂的应力简化处理,从而获得复合频率激振下的带V型槽棒料裂纹尖端的SIF值。然后根据裂纹扩展寿命公式,推导获得单频激振下的下料寿命模型,并依据SIF可以叠加的原理,获得复合频率激振下的下料寿命模型。最后通过搭建的双频激振系统设计实验,得到的实验结果与模型分析的规律一致,验证了所建立的下料寿命模型的正确性。