提高金属结构动态应力计算精度的方法研究.pdfVIP

第30卷第6期 哈 尔滨 商业 大 学 学报 (自然科学版) Vo1．30No．6 2014年 12月 JournalofHarbinUniversityofCommerce(NaturalSciencesEdition) Dec．2014 提高金属结构动态应力计算精度的方法研究 谭韶毅，薛 璞，陈欢欢，谢慈航 (西北工业大学 航空学院，西安 710072) 摘 要：复杂结构动态应力的精确计算是一个始终没有解决的问题，严重的影响了结构的疲劳寿命预 估．采用位移模态叠加法的思路，将应力表示成模态应力的叠加形式，然后采用基于模态叠加理论的 虚拟激励法，直接求得随机振动环境下动态应力的响应功率谱．这种方法的优点是避免了常规有限元 法计算结构动态应力时必须对单元形函数求导的做法，并考虑 了模态间的耦合效应．计算结果表明， 采用本方法计算结构动态应力相较常规有限元方法将会得到更好的计算精度． 关键词：模态叠加法；虚拟激励法；应力响应功率谱 中图分类号：TU311．3 文献标识码：A 文章编号：1672—0946(2014)06—0732—04 A methodt0improvecalculationaccuracyofdynamicstressformetalstructures TAN Shao—yi，XUE Pu，CHEN Huan—huan，XIE Ci—hang (SchoolofAeronautics，NorthwesternPolytechnicalUniversity，Xi’an710072，China) Abstract：Theaccuratecalculationofdynamicstressofcomplexstructuresisalwaysaprob— lem tobesolved，whichhasseriousinfluenceonthepredictionofsturcturalfatiguelife．In thispaper，thenodestresscanbeexpressedasthesuperpositionofmodalstressbasedOI1the methodofmode superposition．Thepowerspecturm ofdynamicstresscan bedirectly ob- rainedaccording tothe pseudo—excitation method． In addition，thederivatizingelement shapefunctionwhichwasnecessaryforcalculatingstructure dynamic stressin theregular methodcanbeignored．Besidesthemethodapprovedinthispaperconsideredthecoupling effectsamongmodes，inordertoimprovingtheaccuracycalculationofdynamicstress．Com— paredwithconventionalfiniteelementmethod，theresultsofsturcturaldynamicstresscalcu— latingbythismethodweremoreaccurate． Keywords：modesuperpositionmethod；pseudo— excitationmethod；powerspecturm of stressresponse 飞机在使用中会受到由于滑跑、突风、机动、着 较接近时，结构将会发生共振 ，这时一定的激励将 陆撞击以及坐舱增压等所造成的重复载荷的作用， 会产生更大的响应，使结构更加易于产生破坏，而 飞机结构的一些部位特别是局部