基于有限元法的六面頂壓機(jī)鉸鏈梁疲勞壽命分析.pdf

1、六面頂壓機(jī)是我國生產(chǎn)超硬材料最主要的設(shè)備,鉸鏈梁是其中的重要組成部分。工作狀態(tài)下,在高壓油推動(dòng)頂錘擠壓生產(chǎn)原料的過程中,鉸鏈梁承受了大部分的載荷,它的壽命決定著整個(gè)六面頂壓機(jī)的壽命。六面頂壓機(jī)的安全運(yùn)行是人造金剛石行業(yè)的最主要目標(biāo)。由于鉸鏈梁的主要破壞形式是疲勞損傷,通過實(shí)際試驗(yàn)來得出它的疲勞壽命,經(jīng)濟(jì)成本太高并且浪費(fèi)時(shí)間。本文對鉸鏈梁的疲勞特性進(jìn)行了深入的研究,在總結(jié)國內(nèi)研究成果的基礎(chǔ)上,通過仿真的方法,對鉸鏈梁進(jìn)行疲勞壽命分析,為鉸

2、鏈梁疲勞壽命的研究做一個(gè)參考。論文所做的工作如下:
　　(1)以鉸鏈梁為研究對象,根據(jù)鉸鏈梁的設(shè)計(jì)尺寸,利用大型三維建模軟件UG NX8.0建立了鉸鏈梁的三維幾何模型。為了減小誤差,將幾何模型導(dǎo)入專業(yè)前處理軟件HyperMesh中劃分網(wǎng)格,得到鉸鏈梁的網(wǎng)格劃分模型。
　　(2)將網(wǎng)格劃分后的文件導(dǎo)入ANSYS,利用ANSYS軟件對鉸鏈梁模型在正常載荷和極限載荷下進(jìn)行加載,分別得到了鉸鏈梁在兩種載荷下的等效應(yīng)力、位移分析結(jié)果,

3、確定了載荷下鉸鏈梁結(jié)構(gòu)中的薄弱位置。數(shù)據(jù)顯示,兩種載荷下的鉸鏈梁模型等效應(yīng)力最大的位置都在鉸鏈梁的凸耳部分,證明了該處容易發(fā)生疲勞斷裂。以上的分析結(jié)果,為后續(xù)的疲勞壽命分析奠定了基礎(chǔ)。
　　(3)將有限元分析的結(jié)果以rst格式導(dǎo)入專業(yè)疲勞分析軟件nCode中對鉸鏈梁進(jìn)行疲勞分析。選擇 SN CAE Fatigue分析方法進(jìn)行疲勞分析,建立分析的流程并設(shè)置相關(guān)的參數(shù)。運(yùn)行后的結(jié)果顯示:正常載荷下,鉸鏈梁的疲勞壽命為95650,損傷值

4、為1.045×10-6。極限載荷下,鉸鏈梁的疲勞壽命為14040,損傷值為7.123×10-6進(jìn)方案:一是在鉸鏈梁的每個(gè)凸耳部分增加一個(gè)斜面,降低應(yīng)力集中情況;二是適度減小鉸鏈梁通孔的直徑,把銷軸作為消耗品。在同等條件下,對新模型進(jìn)行有限元分析和疲勞分析。分析結(jié)果顯示:正常載荷下,新模型的疲勞壽命為151100,損傷值為6.62×10-7。極限載荷下,新模型的疲勞壽命為18680,損傷值為5.353×10-6。通過數(shù)據(jù)的對比,新模型可以