机载天线结构的疲劳寿命分析

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一二参数幂函数只适于表示中等寿命区S一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一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一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。

目录

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第一章绪论

1.1结构疲劳问题研究的意义

1.2结构疲劳研究的发展状况

1.3本文的工程背景

1.4本文的主要工作

第二章疲劳的基本理论

2.1引言

2.2疲劳的基本概念

2.3材料的疲劳性能

2.4影响结构疲劳强度的因素

2.5疲劳累积损伤理论

2.6结构疲劳寿命分析方法

2.7 小结

第三章基于功率谱密度的结构疲劳寿命估算

3.1引言

3.2有关功率谱密度的随机振动理论

3.3功率谱密度下的结构疲劳寿命估算方法

3.4具有一定可靠度的结构疲劳寿命估算

3.5小结

第四章结合有限元软件的结构疲劳寿命分析

4.1引言

4.2 ANSYS用于结构疲劳寿命分析的可行性

4.3 ANSYS进行结构疲劳寿命分析的技术处理

4.4 ANSYS进行结构疲劳寿命分析的算例

4.5 小结

第五章机载天线结构的疲劳寿命分析

5.1引言

5.2带螺纹分段天线结构的响应分析

5.3改进后的整体式天线结构的响应分析

5.4机载天线结构的疲劳寿命分析

5.5小结

第六章总结与展望

6.1总结

6.2展望

致谢

参考文献

在读期间的研究成果