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机载天线结构的疲劳寿命分析

张瑜  
【摘要】: 以机械振动学和有限元方法为理论基础,利用有限元静力分析、模态分析和随机振动分析功能对某机载天线结构进行了分析与研究。在此基础上,根据功率谱密度法,对该机载天线结构进行了疲劳寿命估算。 重点探讨了结构疲劳寿命的估算方法,针对现有疲劳寿命计算公式的局限—二参数幂函数只适于表示中等寿命区S ? N图线段,文中采用一个三参数幂函数及两个二参数幂函数两种方法表示S ? N曲线的中、高周寿命段。基于随机过程、Miner线性累积损伤理论及构件P ? S?N曲线,分别导出了窄带和宽带情况下适用于高周疲劳且具有一定可靠度的疲劳寿命估算公式。 研究了结合有限元分析软件ANSYS,采用功率谱密度法进行结构疲劳寿命估算的关键技术。针对ANSYS软件自带疲劳分析功能的不足,采用了参数化语言编写宏文件的方法进行疲劳寿命分析。 最后,分别建立了机载天线分段带螺纹及改进的整体无螺纹有限元模型。经过对该天线结构的模态分析及静力分析,发现带螺纹分段天线结构在螺纹处存在应力集中现象,不满足静强度校核要求;而整体无螺纹天线结构满足静强度设计要求。进一步,在随机加速度功率谱作用下对改进的整体式天线进行了随机振动分析,计算得到整体结构的疲劳寿命。


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