結構疲勞強度分析及工程應用.pdf

1、當機械設備承受一定交變循環(huán)載荷的時候，設備常常會在經(jīng)歷一定載荷次數(shù)后發(fā)生疲勞破壞而失效。有統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，在現(xiàn)代工業(yè)的各種領域中，因疲勞破壞而引起的結構強度破壞事件就占了80％，因此如何有效地防止服役設備發(fā)生疲勞破壞，使設備在設計疲勞壽命內不發(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)生在存在應力集中、結構疲勞強度薄弱的部位。對于承受交變載荷的壓力容器和輸送水泥用的斗式提升機來說，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構，由于開孔破壞了容器結構的連續(xù)性，削弱了該處的承載面積，容易引起應力的高度集中和結構抗疲勞強度的降低。后者的工作環(huán)境惡劣，工況復雜多變，提升機服役時，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)的正常運營和生產安全帶來隱患和危險。 本文首先利用有限單元法，

3、運用計算機分析軟件ANSYS，依據(jù)JB4732-1995《鋼制容器——分析設計標準》，對一氧氣儲氣罐的人孔補強管結構進行了應力強度和疲勞強度的分析和校核。在解決一個工程問題的同時，還就人孔補強管的兩個幾何參數(shù)即補強管向簡節(jié)的內伸深度和補強管補強段的壁厚對結構應力強度和疲勞強度的影響，對模型的計算結果進行了對比性分析，得出一些一般性的結論，即：在當前人孔開孔率下，人孔補強管相貫區(qū)附近區(qū)域將會產生應力集中現(xiàn)象；內伸式補強管比平齊式補強管更能

4、有效降低結構應力，提高設備的抗疲勞性能；補強管內伸深度的增加對結構和應力線性化校核線所在部位的各類應力強度的影響則有所差別；同樣內伸深度條件下，補強段壁厚的增加可以持續(xù)地對結構部分類別的應力強度和疲勞強度起降低作用，但不能有效減小峰值應力，而且最后設計所取的內伸深度和補強段壁厚應當采用“適當原則”。 隨后，通過化學成分、顯微組織和裂紋、斷口特征的分析以及應力強度計算校核，對一斗式提升機輸送鏈銷軸的斷裂原因進行了綜合分析，分析結果