【摘要】： 直線振動篩具有結(jié)構(gòu)簡單、振動強度大、篩分效率高、處理能力大等優(yōu)點,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、分級等工藝。但由于振動篩在較高振動頻率下工作,篩體承受較大的交變激振力,在實際工作中經(jīng)常出現(xiàn)下橫梁斷裂,側(cè)板開裂等疲勞破壞,嚴重影響生產(chǎn)。尤其隨著振動篩向大型化方向發(fā)展,疲勞破壞更加嚴重,所以迫切需要在設(shè)計階段進行疲勞壽命分析,提高產(chǎn)品的可靠性。 傳統(tǒng)的疲勞壽命預(yù)測主要針對具體的物理樣機進行試驗,耗費大量的人力、物力、財力。而且,如果物理樣機試驗不合格,還要重新設(shè)計,反復(fù)試驗,直至合格。這樣造成大量浪費,開發(fā)和測試成本大大提高。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展,特別是動力學(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)試驗法的不足。 本文借鑒國內(nèi)外大量的虛擬疲勞耐久性集成化仿真方法,以某大型直線振動篩為研究對象,對其下橫梁和側(cè)板進行了疲勞壽命分析。首先利用Pro/E對某大型振動篩零部件進行三維實體建模、組裝和干涉檢查;然后,利用動力學(xué)仿真軟件MSC.ADAMS建立了振動篩的多剛體動力學(xué)模型,對其進行仿真分析,獲得位移、速度、力等信息,為下橫梁、側(cè)板的剛?cè)狁詈蟿恿W(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分別對下橫梁和側(cè)板進行自由模態(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)狁詈蟿恿W(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)法分別對下橫梁和側(cè)板進行疲勞壽命分析,獲得其疲勞壽命云圖和結(jié)構(gòu)危險部位。 通過對該振動篩疲勞壽命分析結(jié)果與實際破壞情況相比較,二者相互吻合,說明這種虛擬疲勞耐久性集成化分析系統(tǒng)應(yīng)用于振動篩的疲勞壽命分析是可行的,它能夠減少物理樣機的數(shù)量,縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期,進而降低開發(fā)成本,提高市場競爭力。同時,本文的研究對振動篩的可靠性設(shè)計具有一定的參考和借鑒價值。
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號】：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]研究了將多種計算使用來模擬傳統(tǒng)的臺架疲勞試驗，從理論上驗證了汽車零部件新產(chǎn)品開模擬試驗的可行性。文中提出了一種計算機模擬試驗方案：利用三維軟維模型，將模型導(dǎo)入有限元分析軟件 NASTRAN 等進行靜態(tài)應(yīng)力應(yīng)變學(xué)仿真軟件 ADAMS 獲得零件動力響應(yīng)；最后，利用 FATIGUE 軟件進

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

常用一些經(jīng)驗?zāi)Ｐ蛠砉浪闫跇O限圖，以此來考慮平均應(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，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)果更加接近工程實際疲勞壽命。

【參考文獻】

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本文編號：2787001