1懸臂焊接結構失效后激振載荷
以懸臂焊接結構梁為例，說明機械結構在失效后所 [1] [2]產生的激振載荷。如圖1所示的受均布載荷懸臂焊接結構梁,當焊接板處發生如圖2所示的焊接失效時,根據能量法，通過推導，發生失效時所產生的激振載荷為式中為均布載荷;/,為懸臂焊接結構梁初始的慣性矩;◊為懸臂焊接結構梁失效后的慣性
從初始結構到失效形式III間產生的激振載荷取決于初始載荷和失效前后的截面慣性矩比，研究截面慣性矩比的變化形態，通過推導
2隨機性對冗余結構失效的可靠性模型的建立
本節基于均值一次二階矩法對懸臂焊接結構從初始截面到失效方式截面III過程進行可靠性分析。根據式(1),令
式中、&分別為初始截面與失效截面慣性矩之比和均布載荷的名義值。
根據式(7),可知，一般^ > 1,所以發生失效時所產生的激振載荷對初始截面與失效截面慣性矩之比最敏感，并且對初始截面與失效截面慣性矩之比的隨機波動也最敏感，這就說明當結構發生失效時是否發生振動主要取決于截面的幾何尺寸的變化。
3冗余機械結構的有限元仿真分析
3.1有限元分析模型的建立
對某焊接結構懸臂梁進行了失效前后的有限元分析，采用單元生死技術模擬焊接結構失效，在ANSYS中建立了參數化的有限元分析模型如圖3所示。分析時采用2個載荷步，第一個載荷步分析失效前,第二個載荷步分析失效后，失效后的截面如圖2c所示。
3.2有限元分析結果的討論
焊接結構懸臂梁失效前后撓度變形的有限元計算結果如圖4和圖5所示，圖中虛線為變形前的形狀。對比圖4和圖5可見，焊接結構懸臂梁失效前受均布載荷時，撓度變形比較均勻，屬于標準的懸臂梁變形形式;當按圖2c所示的失效方式發生失效時，將發生進—步的變形，變形十分的不均勻，由于失效后的截面為不對稱結構，可知,該梁發生失效后發生了扭轉和彎曲變形,而且變形較大，有可能發生扭振。這也說明，當焊接結構某些焊接失效時，變形將重新分布，由于變形的不均勻和突然變化，有可能會引起振動，這就說明安全可靠性比較高的冗余機械結構當發生焊接失效時,由于載荷重新分布引起的不均勻的突然變形而有可能引起結構的振動。
4.結語：
本文針對懸臂焊接機械結構，首先建立了受均布載荷的懸臂焊接結構失效后的激振載荷模型,并在此基礎上基于均值一次二階矩法對建立了其可靠性靈敏度分析的可靠性分析模型,通過分析可知，發生失效時機波動也最敏感;其次，基于ANSYS建立了受均布載荷的懸臂焊接結構失效前后的有限元模型，應用單元生死技術對受均布載荷的懸臂焊接結構失效前后進行了有限元分析,通過分析可知，當焊接結構某些焊接失效時，變形將重新分布，由于變形的不均勻和突然變化，有可能會引起振動。通過本文的研究對探討加工中心中冗余結構隨機失效機理提供了一定的理論依據和分析方法。
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