基于有限元法的六面頂壓機(jī)鉸鏈梁的疲勞性分析研究.pdf

1、六面頂壓機(jī)是合成超硬材料及其制品的超高壓設(shè)備，主要應(yīng)用于制造人造金剛石等超硬材料領(lǐng)域的加工和生產(chǎn)，其工作壓力高達(dá)110MPa，鉸鏈梁作為六面頂壓機(jī)的主要承載部件，直接決定整個系統(tǒng)的安全性和可靠性。本文通過鉸鏈梁三維實體模型的建立，分析了其在高溫高壓下的應(yīng)力應(yīng)變，最終得到了其疲勞壽命的分析結(jié)論，為設(shè)計更加可靠的六面頂壓機(jī)鉸鏈梁系統(tǒng)提供了可供參考的理論依據(jù)。
　　不考慮溫度因素下，我們從 von Mises等效應(yīng)力分布云圖中發(fā)現(xiàn)了鉸鏈

2、梁最大的應(yīng)力值為234.18MPa，處于凸耳通孔的內(nèi)側(cè)，而此最大值小于額定應(yīng)力值，滿足材料要求。最大位移出現(xiàn)在底部中心處，讀取最大位移值為0.37144mm。鉸鏈梁最大壽命在1E+06以上。我們所得到的結(jié)果大于預(yù)期設(shè)計時候所要求的應(yīng)力循環(huán)次數(shù):2.19E+05,即5年的設(shè)計指標(biāo)。
　　把溫度影響因素加入約束中，從熱應(yīng)力等效應(yīng)力云圖可知：最大等效應(yīng)力399.52Mpa，位于上端面處，低于486.67Mpa。最大位移分布在缸體和端面處

3、，數(shù)值為1.6758mm。鉸鏈梁的最大壽命為4.3782E+05次，該結(jié)果大于設(shè)計所要求的應(yīng)力循環(huán)次數(shù):2.19E+05,即5年的設(shè)計指標(biāo)。
　　由此我們可以看出，相對于單純加載應(yīng)力，在熱-結(jié)構(gòu)應(yīng)力耦合場作用下，最大應(yīng)力出現(xiàn)位置是比較分散的，但是通過觀察我們可以發(fā)現(xiàn)最大應(yīng)力分布基本都在鉸鏈梁缸體部分，鉸鏈梁凸耳通孔處同樣存在著最大應(yīng)力分布。此結(jié)果與靜力載荷條件下的應(yīng)力分布情況類似，不過在熱應(yīng)力影響下，數(shù)值也是相對變大。