【摘要】： 直線振動(dòng)篩具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、振動(dòng)強(qiáng)度大、篩分效率高、處理能力大等優(yōu)點(diǎn),廣泛應(yīng)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(jí)等工藝。但由于振動(dòng)篩在較高振動(dòng)頻率下工作,篩體承受較大的交變激振力,在實(shí)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(yán)重影響生產(chǎn)。尤其隨著振動(dòng)篩向大型化方向發(fā)展,疲勞破壞更加嚴(yán)重,所以迫切需要在設(shè)計(jì)階段進(jìn)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(yù)測(cè)主要針對(duì)具體的物理樣機(jī)進(jìn)行試驗(yàn),耗費(fèi)大量的人力、物力、財(cái)力。而且,如果物理樣機(jī)試驗(yàn)不合格,還要重新設(shè)計(jì),反復(fù)試驗(yàn),直至合格。這樣造成大量浪費(fèi),開發(fā)和測(cè)試成本大大提高。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,特別是動(dòng)力學(xué)仿真技術(shù)和有限元技術(shù)的發(fā)展,使得其應(yīng)用于產(chǎn)品疲勞壽命分析成為可能,克服了傳統(tǒng)試驗(yàn)法的不足。 本文借鑒國(guó)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(dòng)篩為研究對(duì)象,對(duì)其下橫梁和側(cè)板進(jìn)行了疲勞壽命分析。首先利用Pro/E對(duì)某大型振動(dòng)篩零部件進(jìn)行三維實(shí)體建模、組裝和干涉檢查;然后,利用動(dòng)力學(xué)仿真軟件MSC.ADAMS建立了振動(dòng)篩的多剛體動(dòng)力學(xué)模型,對(duì)其進(jìn)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?dòng)力學(xué)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(duì)下橫梁和側(cè)板進(jìn)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?dòng)力學(xué)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(yīng)力恢復(fù)法分別對(duì)下橫梁和側(cè)板進(jìn)行疲勞壽命分析,獲得其疲勞壽命云圖和結(jié)構(gòu)危險(xiǎn)部位。 通過(guò)對(duì)該振動(dòng)篩疲勞壽命分析結(jié)果與實(shí)際破壞情況相比較,二者相互吻合,說(shuō)明這種虛擬疲勞耐久性集成化分析系統(tǒng)應(yīng)用于振動(dòng)篩的疲勞壽命分析是可行的,它能夠減少物理樣機(jī)的數(shù)量,縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期,進(jìn)而降低開發(fā)成本,提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。同時(shí),本文的研究對(duì)振動(dòng)篩的可靠性設(shè)計(jì)具有一定的參考和借鑒價(jià)值。
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號(hào)】：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(jì)算使用來(lái)模擬傳統(tǒng)的臺(tái)架疲勞試驗(yàn)，從理論上驗(yàn)證了汽車零部件新產(chǎn)品開模擬試驗(yàn)的可行性。文中提出了一種計(jì)算機(jī)模擬試驗(yàn)方案：利用三維軟維模型，將模型導(dǎo)入有限元分析軟件 NASTRAN 等進(jìn)行靜態(tài)應(yīng)力應(yīng)變學(xué)仿真軟件 ADAMS 獲得零件動(dòng)力響應(yīng)；最后，利用 FATIGUE 軟件進(jìn)

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(yīng)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(yīng)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(yàn)方程有：函數(shù)式：SN e Cα = 為材料常數(shù)。對(duì)上式兩邊取對(duì)數(shù)可得：lg N = a + bS材料常數(shù)。上式表示在壽命取對(duì)數(shù)、應(yīng)力不取對(duì)數(shù)的坐標(biāo)系。

常用一些經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛠?lái)估算疲勞極限圖，以此來(lái)考慮平均應(yīng)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(xiǎn)，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(shí)際疲勞壽命。

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前8條

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本文編號(hào)：2787001