當(dāng)機(jī)械設(shè)備承受一定交變循環(huán)載荷的時(shí)候,設(shè)備常常會(huì)在經(jīng)歷一定載荷次數(shù)后發(fā)生疲勞破壞而失效。有統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明,在現(xiàn)代工業(yè)的各種領(lǐng)域中,因疲勞破壞而引起的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度破壞事件就占了80%,因此如何有效地防止服役設(shè)備發(fā)生疲勞破壞,使設(shè)備在設(shè)計(jì)疲勞壽命內(nèi)不發(fā)生失效成為了人們的重要課題。 疲勞破壞的發(fā)生區(qū)域帶有一定局部性,一般發(fā)生在存在應(yīng)力集中、結(jié)構(gòu)疲勞強(qiáng)度薄弱的部位。對(duì)于承受交變載荷的壓力容器和輸送水泥用的斗式提升機(jī)來說,前者的開孔接管處尤其是開孔率較高的一些部位如人孔結(jié)構(gòu),由于開孔破壞了容器結(jié)構(gòu)的連續(xù)性,削弱了該處的承載面積,容易引起應(yīng)力的高度集中和結(jié)構(gòu)抗疲勞強(qiáng)度的降低。后者的工作環(huán)境惡劣,工況復(fù)雜多變,提升機(jī)服役時(shí),輸送鏈上的銷軸受交變剪切和彎曲等載荷作用,銷軸的中部位置受到的合應(yīng)力最大,若銷軸的加工過程伴有冶金缺陷,銷軸的中部位置就可能成為抵御疲勞破壞的脆弱之處,在一定的受載次數(shù)后發(fā)生疲勞破壞,給企業(yè)的正常運(yùn)營和生產(chǎn)安全帶來隱患和危險(xiǎn)。 本文首先利用有限單元法,運(yùn)用計(jì)算機(jī)分析軟件ANSYS,依據(jù)JB4732-1995《鋼制容器——分析設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》,對(duì)一氧氣儲(chǔ)氣罐的人孔補(bǔ)強(qiáng)管結(jié)構(gòu)進(jìn)行了應(yīng)力強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度的分析和校核。在解決一個(gè)工程問題的同時(shí),還就人孔補(bǔ)強(qiáng)管的兩個(gè)幾何參數(shù)即補(bǔ)強(qiáng)管向筒節(jié)的內(nèi)伸深度和補(bǔ)強(qiáng)管補(bǔ)強(qiáng)段的壁厚對(duì)結(jié)構(gòu)應(yīng)力強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度的影響,對(duì)模型的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比性分析,得出一些一般性的結(jié)論,即:在當(dāng)前人孔開孔率下,人孔補(bǔ)強(qiáng)管相貫區(qū)附近區(qū)域?qū)?huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象;內(nèi)伸式補(bǔ)強(qiáng)管比平齊式補(bǔ)強(qiáng)管更能有效降低結(jié)構(gòu)應(yīng)力,提高設(shè)備的抗疲勞性能;補(bǔ)強(qiáng)管內(nèi)伸深度的增加對(duì)結(jié)構(gòu)和應(yīng)力線性化校核線所在部位的各類應(yīng)力強(qiáng)度的影響則有所差別;同樣內(nèi)伸深度條件下,補(bǔ)強(qiáng)段壁厚的增加可以持續(xù)地對(duì)結(jié)構(gòu)部分類別的應(yīng)力強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度起降低作用,但不能有效減小峰值應(yīng)力,而且最后設(shè)計(jì)所取的內(nèi)伸深度和補(bǔ)強(qiáng)段壁厚應(yīng)當(dāng)采用“適當(dāng)原則”。 隨后,通過化學(xué)成分、顯微組織和裂紋、斷口特征的分析以及應(yīng)力強(qiáng)度計(jì)算校核,對(duì)一斗式提升機(jī)輸送鏈銷軸的斷裂原因進(jìn)行了綜合分析,分析結(jié)果表明銷軸表面偏大的彎曲正應(yīng)力和淬火裂紋的存在是導(dǎo)致銷軸發(fā)生疲勞斷裂的重要原因。同時(shí),利用Paris公式對(duì)疲勞裂紋的擴(kuò)展壽命進(jìn)行了估算,結(jié)果顯示如果銷軸工作時(shí)存在一定尺寸的初始裂紋,則偏大的彎曲正應(yīng)力以及初始裂紋尺寸的大小會(huì)成為影響銷軸疲勞裂紋擴(kuò)展壽命的關(guān)鍵性因素。
【學(xué)位單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2008
【中圖分類】：TH114
【部分圖文】：

三維力學(xué)模型。單元選擇:在結(jié)構(gòu)應(yīng)力分析的過程中，選用 ANSYS10.0提供的8節(jié)點(diǎn)三維實(shí)體單元SOLD45對(duì)三維力學(xué)模型進(jìn)行六面體網(wǎng)格劃分，具體效果如圖4.2示。三維力學(xué)模型中有關(guān)筒體、人孔、補(bǔ)強(qiáng)管的個(gè)別尺寸見下表4一5。表4一5筒體與人孔補(bǔ)強(qiáng)管的個(gè)別尺寸筒體內(nèi)直徑/~筒體厚度/min計(jì)算筒體的長度加lm人孑L補(bǔ)強(qiáng)管總長度/mm人孔補(bǔ)強(qiáng)管接管段外直徑/mm人孔補(bǔ)強(qiáng)管接管段厚度放皿人孑L補(bǔ)強(qiáng)管補(bǔ)強(qiáng)段外直徑厄un人孔補(bǔ)強(qiáng)管補(bǔ)強(qiáng)段厚度/mm人子L補(bǔ)強(qiáng)管補(bǔ)強(qiáng)段長度角u刀人孔補(bǔ)強(qiáng)管內(nèi)伸長度/~2600nU)) [20(53031028巧勺山‘U，.且.、J

本文編號(hào)：2814584