基于局部應(yīng)力應(yīng)變Neuber法的舵板壽命分析

鄭幫濤，馬 永

(1.海軍裝備部，北京100161;2.中國船舶重工集團(tuán)公司 第七一三研究所，河南 鄭州450015)

0 引 言

舵板是訓(xùn)練模擬系統(tǒng)的重要組成部分，通過流體驅(qū)動實現(xiàn)展開動作，進(jìn)而使彈體產(chǎn)生橫向推力，實現(xiàn)水平位移。當(dāng)舵板展開至極限位置時，舵板結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生很大的沖擊應(yīng)力及應(yīng)變。出于安全性考慮，需要評估舵板在多次過載沖擊后的剩余壽命。

對于高周、低應(yīng)力(彈性范圍)疲勞問題，盡管國際上已研究了相當(dāng)長時間，但目前仍主要以實測為主，采用基于名義應(yīng)力的雨流技術(shù)法和疲勞累積損傷理論進(jìn)行壽命預(yù)測，以有限元仿真和理論模型預(yù)測為輔［1－2］。從已發(fā)表的相關(guān)文獻(xiàn)看，目前的理論預(yù)測精度與實測仍有較大差距，不能完全替代實驗［3］。對小能量沖擊疲勞問題［4］，在我國20世紀(jì)60－70年代有研究，主要采用專門的擺錘沖擊實驗;對于大能量多次沖擊的研究尚未發(fā)現(xiàn)有關(guān)技術(shù)資料。課題所涉及的問題屬于多次間歇性過載沖擊下的疲勞壽命預(yù)估問題。既不同于高周、低應(yīng)力、交變或脈動載荷下的疲勞問題，也不同于低周、低應(yīng)力、小能量沖擊載荷下的沖擊疲勞問題，本課題在每次沖擊中都可能包括塑性變形和殘余應(yīng)力，且總的壽命(次數(shù))也遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于通常意義的“疲勞”壽命。

本文在借鑒傳統(tǒng)高周、低應(yīng)力疲勞理論預(yù)測和低能量沖擊實驗基礎(chǔ)上，開展了材料的循環(huán)應(yīng)力應(yīng)變試驗，基于靜態(tài)拉伸試驗數(shù)據(jù)估算了材料的疲勞壽命參數(shù)，給出了幾種材料應(yīng)變壽命曲線估算及修正方法，應(yīng)用局部應(yīng)力應(yīng)變Neuber 近似法對舵板的疲勞壽命進(jìn)行了預(yù)計。……