基于载荷谱的结构疲劳寿命预测技术研究及应用

张洋洋，何 丽，刘 琥，吴学雷

（北京航天发射技术研究所，北京，100076）

基于载荷谱的结构疲劳寿命预测技术研究及应用

张洋洋，何 丽，刘 琥，吴学雷

（北京航天发射技术研究所，北京，100076）

机械零件实际受载过程中往往承受复杂的随机载荷，对随机载荷的统计分析是疲劳全寿命设计的重要技术手段。研究了变幅载荷下有限寿命疲劳强度评价和寿命估算方法，结合跑车实测载荷谱，对某特种车辆变速箱输入轴进行了疲劳寿命分析和预测。研究结果表明，这种机械结构的疲劳设计分析方法可为提高地面设备关键零部件的抗疲劳能力研究提供参考。

载荷谱；疲劳；寿命预测；有限元

0 引 言

金属材料在应力或应变的反复作用下所发生的性能退化叫做疲劳破坏[1]。疲劳破坏是工程结构和机械失效的主要原因之一，引起疲劳失效的循环载荷的峰值往往远小于根据静态断裂分析估算出的安全载荷，因此，开展结构疲劳研究有重要意义[2,3]。在汽车工业中，转轴有50%以上是疲劳破坏，而变速器齿轮的疲劳失效高达60%，其他诸如机架、曲轴、齿轮、螺栓和焊接构件等的断裂，疲劳破坏也占很大比例[4]。

近年来，因疲劳产生的结构失效使特种车辆关键部件的安全性和可靠性问题逐渐凸显，但由于分析手段的限制，对该种破坏模式的有效分析和预测工作仍不够系统和完善。由于理论分析难以获得应力集中部位的真实应力，本文在疲劳分析基本原理的基础上对某特种车辆变速箱的传动轴先开展有限元分析，模拟其在最危险工况下的应力分布和载荷历程，再结合具体跑车实测载荷，对其关键部位进行系统的疲劳寿命分析和预测。……