基于斷裂力學的礦井提升機主軸斷裂研究及壽命預測.pdf

1、礦井提升機作為礦山開采運輸系統(tǒng)中的關鍵設備，被廣泛的應用于現(xiàn)代化礦山開采中，承擔著運輸物料、設備和人員的任務。然而，礦井提升機在使用過程中，時常會發(fā)生主軸斷裂事故，直接導致停產和人員傷亡等嚴重安全事故。主軸的斷裂都是從裂紋開始的，但是裂紋從產生到失穩(wěn)擴展是一個非常緩慢的過程，正是由于這個特點，技術人員不容易發(fā)現(xiàn)和重視。如何根據(jù)裂紋的形狀大小和深度尺寸對提升機主軸的可靠性和安全性進行評判，是擺在所有技術人員面前的一個難題。
　　本課

2、題以斷裂力學理論為基礎，對提升機主軸的表面裂紋進行分析。在總結傳統(tǒng)分析方法的缺陷后，借鑒二維平板模型，建立了三維裂紋模型。本論文中，提出了許多新的分析方法。通過對裂紋前緣應力應變場的分析，運用J積分和應力強度因子準則對裂紋擴展進行評判，得到從裂紋角度評判主軸斷裂的方法。在對裂紋模型的誤差進行修正時，建立了裂紋前緣橢圓形曲線的直角坐標系，應用數(shù)學公式對裂紋前緣點的坐標進行求解。對求得的不規(guī)則裂紋前緣點，通過坐標變換，將曲線問題轉化為易于求

3、解的直線問題進行分析。對主軸旋轉任意角度的應力強度因子求解中，借鑒力學中的分解和疊加原理，通過對特殊位置的分析求解，最終疊加得到任意角度的應力強度因子表達式。
　　本文利用MATLAB和Ansys軟件對J積分和應力強度因子的計算結果進行模擬仿真，驗證了裂紋分析理論應用在提升機主軸斷裂中的可靠性。通過對仿真曲線的分析，總結出裂紋形狀和深度與裂紋失穩(wěn)擴展的關系，為主軸可靠性的判定提供了一種新方法。在應力強度因子大小與裂紋形狀參數(shù)關系的