結(jié)構(gòu)疲勞強(qiáng)度分析及工程應(yīng)用.pdf

1、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

2、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，

3、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)管向簡節(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

4、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