【摘要】： 直線振動篩具有結(jié)構(gòu)簡單、振動強度大、篩分效率高、處理能力大等優(yōu)點,廣泛應用于礦山、煤炭、冶煉、建材、化工等領(lǐng)域,用于物料的篩選、脫水、分級等工藝。但由于振動篩在較高振動頻率下工作,篩體承受較大的交變激振力,在實際工作中經(jīng)常出現(xiàn)下橫梁斷裂,側(cè)板開裂等疲勞破壞,嚴重影響生產(chǎn)。尤其隨著振動篩向大型化方向發(fā)展,疲勞破壞更加嚴重,所以迫切需要在設計階段進行疲勞壽命分析,提高產(chǎn)品的可靠性。 傳統(tǒng)的疲勞壽命預測主要針對具體的物理樣機進行試驗,耗費大量的人力、物力、財力。而且,如果物理樣機試驗不合格,還要重新設計,反復試驗,直至合格。這樣造成大量浪費,開發(fā)和測試成本大大提高。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展,特別是動力學仿真技術(shù)和有限元技術(shù)的發(fā)展,使得其應用于產(chǎn)品疲勞壽命分析成為可能,克服了傳統(tǒng)試驗法的不足。 本文借鑒國內(nèi)外大量的虛擬疲勞耐久性集成化仿真方法,以某大型直線振動篩為研究對象,對其下橫梁和側(cè)板進行了疲勞壽命分析。首先利用Pro/E對某大型振動篩零部件進行三維實體建模、組裝和干涉檢查;然后,利用動力學仿真軟件MSC.ADAMS建立了振動篩的多剛體動力學模型,對其進行仿真分析,獲得位移、速度、力等信息,為下橫梁、側(cè)板的剛?cè)狁詈蟿恿W分析提供了剛體模型;利用有限元前后處理器MSC.PATRAN,求解器MSC.NASTRAN分別對下橫梁和側(cè)板進行自由模態(tài)分析,獲得固有頻率和固有振型,為疲勞壽命分析提供了模態(tài)信息和柔性體;而后,在MSC.ADAMS中,分別建立了以下橫梁、側(cè)板為柔性體,其它零部件為剛性體的剛?cè)狁詈蟿恿W模型,為疲勞壽命分析的載荷譜提供了模態(tài)位移;最后,在疲勞分析軟件MSC.FATIGUE中,根據(jù)材料的S-N曲線,利用模態(tài)應力恢復法分別對下橫梁和側(cè)板進行疲勞壽命分析,獲得其疲勞壽命云圖和結(jié)構(gòu)危險部位。 通過對該振動篩疲勞壽命分析結(jié)果與實際破壞情況相比較,二者相互吻合,說明這種虛擬疲勞耐久性集成化分析系統(tǒng)應用于振動篩的疲勞壽命分析是可行的,它能夠減少物理樣機的數(shù)量,縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期,進而降低開發(fā)成本,提高市場競爭力。同時,本文的研究對振動篩的可靠性設計具有一定的參考和借鑒價值。
【學位授予單位】：太原理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2010
【分類號】：TH237.6
【圖文】：

圖 1-1 一體化疲勞解決方案Fig. 1-1 Integrated fatigue solution圖 1-2 基于有限元分析結(jié)果的疲勞壽命分析流程圖Fig. 1-2 Fatigue life analysis based on the finite element results02 年，上海匯眾汽車制造有限公司的錢鋒、張治[18]研究了將多種計算使用來模擬傳統(tǒng)的臺架疲勞試驗，從理論上驗證了汽車零部件新產(chǎn)品開模擬試驗的可行性。文中提出了一種計算機模擬試驗方案：利用三維軟維模型，將模型導入有限元分析軟件 NASTRAN 等進行靜態(tài)應力應變學仿真軟件 ADAMS 獲得零件動力響應；最后，利用 FATIGUE 軟件進

圖 2-2 材料的 S-N 曲線Fig.2-2 S-N curve of material可看出，S-N 曲線大致可分為三段：低周疲勞區(qū)（LCF）、高周(SF)[31]；在低周疲勞區(qū)和亞疲勞區(qū)，應力 S 隨疲勞壽命 N 的在高周疲勞區(qū)則變化顯著；零件所受應力越大，其疲勞壽命越于描述 S-N 曲線在高周疲勞區(qū)和亞疲勞區(qū)的經(jīng)驗方程有：函數(shù)式：SN e Cα = 為材料常數(shù)。對上式兩邊取對數(shù)可得：lg N = a + bS材料常數(shù)。上式表示在壽命取對數(shù)、應力不取對數(shù)的坐標系。

常用一些經(jīng)驗模型來估算疲勞極限圖，以此來考慮平均應力的 拋物線模型：21[1 ( ) ]mabSS SS = an 直線模型：1[1 ( )]mabSS SS = erg 直線模型：1[1 ( )]masSS SS = 種模型如圖 2-3 所示，可以看出 Gerber 拋物線模型偏于危險，保守，Goodman 直線模型比較合適，所以本文選取 Goodman 直，使疲勞壽命分析結(jié)果更加接近工程實際疲勞壽命。

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前8條

1 錢鋒,張治;汽車零部件計算機模擬疲勞試驗研究[J];北京汽車;2002年04期

2 馬學東，王律躬，崔文好，高滿旭;2ZKX2148型直線振動篩側(cè)板的有限元動力學分析[J];鞍山鋼鐵學院學報;1999年01期

3 袁熙;李舜酩;;疲勞壽命預測方法的研究現(xiàn)狀與發(fā)展[J];航空制造技術(shù);2005年12期

4 陽光武,肖守訥,金鼎昌;基于虛擬樣機技術(shù)的地鐵車輛構(gòu)架疲勞壽命仿真[J];機車電傳動;2004年03期

5 王紅巖;楊濤;高連華;;基于虛擬樣機的坦克承載零部件疲勞壽命預測方法[J];裝甲兵工程學院學報;2007年01期

6 郭勤濤,張翠萍,魏少強;2ZK3675直線振動篩疲勞強度的可靠性設計[J];選煤技術(shù);2000年05期

7 孟廣偉,王成國,劉敬輝,原亮明;用虛擬疲勞樣機技術(shù)分析轉(zhuǎn)8A型轉(zhuǎn)向架側(cè)架的疲勞壽命[J];中國鐵道科學;2002年04期

8 趙韓,錢德猛,魏映;汽車空氣懸架彈簧支架的動力學仿真與有限元分析一體化疲勞壽命計算[J];中國機械工程;2005年13期

相關(guān)博士學位論文 前1條

1 李文英;大型振動篩動力學分析及動態(tài)設計[D];太原理工大學;2004年

相關(guān)碩士學位論文 前1條

1 叢楠;軍用工程機械虛擬疲勞試驗研究[D];國防科學技術(shù)大學;2006年

本文編號：2787001