基于Workbench的某箱体零件疲劳寿命探究

随着机械向高温、高速和大型方向发展，机械的应力越来越高，使用条件也越来越恶劣，疲劳破坏事故不断增多。据国外某机构统计，50%～90%的机械零件破坏为疲劳破坏[1]，例如，轴、连杆、压力容器、螺栓和齿轮等结构件。另外，随着科技日益发展，人民的生活水平日益提高，对资源的需求亦是与日俱增，而陆地的资源却随着人类的发展日益枯竭；因此，人们迫切需要开采海洋资源，但是海洋环境异常复杂，没有一个很好的试验方法，使得疲劳研究更为艰难。

传统的疲劳寿命研究方法主要是通过静力学计算和样机试制进行试验，根据试验结果进行修改，多次重复工作耗费大量的资金和时间[2]。随着计算机的快速发展，以有限元法为基础计算结构强度和预测结构件疲劳寿命的数值仿真方法，在工程机械领域得到了广泛应用[3-4]。本文所研究的壳体主要是应用在海水中，发挥一个保护容器内部器件的作用，承担海水压力以及海流冲击载荷，工作的最大深度为300 m。

1 模型

海流载荷分为潮汐载荷和海流载荷，它们是作用于海上结构物的主要载荷形式。海水从某海区大面积的流向另一海区形成海流，海流可以分为风海流、梯度流、波浪流和入海径流等。海流力是作用在海洋结构物上的一种流动阻力，主要是由于运动的水所产生的定长流动阻力，按照水下结构物的阻力是流体动能函数的原理，稳定流动条件下的阻力Fc表达式[5]为：