Расчётно-экспериментальное исследование влияния демпфирования конструкции на её долговечность при случайном нагружении
Автор: Хорошевский Кирилл Антонович, Ерпалов Алексей Викторович, Гадолина Ирина Викторовна
Рубрика: Механика
Статья в выпуске: 4 т.15, 2023 года.
Бесплатный доступ
В ходе эксплуатации изделия машиностроения чаще всего подвержены динамическому воздействию, представляющему собой случайное разночастотное нагружение. Для корректного анализа долговечности конструкций, функционирующих при таком нагружении, необходимо учитывать их динамические характеристики (собственные частоты и формы колебаний, демпфирование и др.). Выполнено исследование влияния коэффициента демпфирования на долговечность конструктивно подобного образца при расчёте частотными методами, а именно методом для узкополосного процесса и методом Дирлика. Для этого разработана расчётная схема на основе конечно-элементной модели для определения спектральной плотности напряжений, экспериментальным путём определён диапазон изменения коэффициента демпфирования, рассчитана долговечность. Выполнен анализ влияния демпфирования на расчётную долговечность разными методами. Проведена экспериментальная верификация выполненных расчётных исследований.
Усталостная долговечность, частотные методы, коэффициент демпфирования, спектральная плотность мощности
Короткий адрес: https://sciup.org/147241784
IDR: 147241784 | DOI: 10.14529/mmph230406
Список литературы Расчётно-экспериментальное исследование влияния демпфирования конструкции на её долговечность при случайном нагружении
- A Comparative Review of Time- and Frequency-Domain Methods for Fatigue Damage Assessment / M. Muniz-Calvente, A. Alvarez-Vazquez, F. Pelayo et al. // Int. J. Fatigue. - 2022. - Vol. 163. -P. 107069.
- Rain Flow Method / T. Endo, M. Matsuishi, K. Mitsunaga et al. // Kyushu Institute of Technology Academic Repository. - 1974. - Vol. 28. - P. 33-62.
- Gadolina, I.V. Varied Approaches to Loading Assessment in Fatigue Studies / I.V. Gadolina, N.A. Makhutov, A.V. Erpalov // Int. J. Fatigue. - 2021. - Vol. 144. - P. 106035.
- Zorman, A. Vibration Fatigue by Spectral Methods - A Review with Open-Source Support / A. Zorman, J. Slavic, M. Boltezar // Mechanical Systems and Signal Processing. - 2023. - Vol. 190. -P. 110149.
- Benasciutti, D. Frequency-Based Fatigue Analysis of Non-Stationary Switching Random Loads / D. Benasciutti, R. Tovo // Fatigue Fract. Eng. Mater. Struct. - 2007. - Vol. 30, no. 11. - P. 1016-1029.
- Braccesi, C. Random Fatigue. A New Frequency Domain Criterion for the Damage Evaluation of Mechanical Components / C. Braccesi, F. Cianetti, L. Tomassini // Int. J. Fatigue. - 2015. - Vol. 70. -P. 417-427.
- Park, J.B. A New Fatigue Prediction Model for Marine Structures Subject to Wide band Stress Process / J.B. Park, J. Choung, K.S. Kim // Ocean Eng. - 2014. - Vol. 76. - P. 144-151.
- Evaluation of Mechanical Component Fatigue Behavior under Random Loads: Indirect Frequency Domain Method / C. Braccesi, F. Cianetti, G. Lori, D. Pioli // Int. J. Fatigue. - 2014. - Vol. 61. - P. 141-150.
- Marques, J.M.E. Fatigue Analysis of Nonstationary Random Loadings Measured in an Industrial Vehicle Wheel: Uncertainty of Fatigue Damage / J.M.E. Marques, L. Solazzi, D. Benasciutti // Metals. -2022. - Vol. 12, no. 4. - P. 616.
- Akbaba, O.M. Vibration Based Fatigue Analysis of a Structure Integrated on an Air Vehicle by Using Experimental and Theoretical Methods / O.M. Akbaba, B. Yildirim, G. Canbaloglu // Results Eng. - 2022. - Vol. 15. - P. 100549.
- Demirel, G.I. Implementation of Dirlik's Damage Model for the Vibration Fatigue Analysis / G.I. Demirel, A. Kayran // Procedia Struct. Integr. - 2019. - Vol. 21. - P. 101-111.
- Wang, Y. Adapted Locati Method used for Accelerated Fatigue Test under Random Vibrations / Y. Wang, R. Serra, E.P. Argoul // Procedia Struct. Integr. - 2019. - Vol. 19. - P. 674-681.
- 13 Fatigue Life Extimation of a Military Aircraft Structure subjected to Random Loads / G. Zucca, F. Cianetti, M. Palmieri et al. // Procedia Struct. Integr. - 2018. - Vol. 12. - P. 183-195.
- Non-Gaussianity and Non-Stationarity in Vibration Fatigue / M. Palmieri, M. Cesnik, J. Slavic et al. // Int. J. Fatigue. - 2017. - Vol. 97. - P. 9-19.
- Kihm, F. Influence of the Modal Damping on the Estimated Fatigue Life / F. Kihm, A. Langelier, K. Munson // Procedia Eng. - 2018. - Vol. 213. - P. 270-281.
- Fatigue Reliability Analysis System for Key Components of Aero-Engine / H. Qi, Y. Lu, S. Song, Q. Xu // International Journal of Aerospace Engineering. - 2022. - Vol. 2022. - Article ID: 1143901.
- Zorman, A. Short-Time Fatigue-Life Estimation for Non-Stationary Processes Considering Structural Dynamics / A. Zorman, J. Slavic, M. Boltezar // International Journal of Fatigue. - 2021. -Vol. 147. - P. 106178.
- Мыльников, В.В. Метод изучения частотной стабильности материалов при испытаниях на многоцикловую усталость стали / В.В. Мыльников, Э.А. Дмитриев // Известия высших учебных заведений. Черная Металлургия. - 2023. - Т. 66, № 3. - С. 367-375.
- Rezaei, R. Fatigue Life Sensitivity of Monopile-Supported Offshore Wind Turbines to Damping / R. Rezaei, P. Fromme, P. Duffour // Renewable Energy. - 2018. - Vol. 123. - P. 450-459.
- Miles, J.W. On Structural Fatigue under Random Loading / J.W. Miles // J. Aeronaut. Sci. -1954. - Vol. 21, no. 11. - P. 753-762.
- Dirlik, T. Application of Computers in Fatigue Analysis: PhD thesis / T. Dirlik. - University of Warwick., UK, 1985. - 234 p.
- Mrsnik, M. Frequency-Domain Methods for a Vibration-Fatigue-Life Estimation - Application to Real Data / M. Mrsnik, J. Slavic, M. Boltezar // International Journal of Fatigue. - 2013. - Vol. 47. -P. 8-17.
- ГОСТ 25.502-79. Методы механических испытаний металлов. Метод испытаний на усталость. - М: Изд-во стандартов, 1979. - 44 с.
- Нашиф, А. Демпфирование колебаний / А. Нашиф, Д. Джоунс, Д. Хендерсон. - М.: Мир, 1988. - 448 p.
