掌握機械結構的破壞規律、估算其疲勞壽命，在工程領域內有著十分重要的意義。但是對零部件的疲勞壽命預測多采用靜強度的方法，這種方法沒有依據零部件的真實受載狀況，因而致使預測結果不準確，極大地浪費財力和物力。針對此問題，文中在對某振動篩的篩體進行應力仿真和試驗的基礎上，對振動篩實際的動應力曲線進行分析，找到適合振動篩的壽命估算方法，并對該振動篩壽命進行計算。    所采用的技術路線是：先在有限元軟件ANSYS中進行仿真分析，得到應力最大點；選擇10個應力較大點，通過貼應變片測量應力應變，得到振動篩的實際動應力曲線，并來驗證仿真模型是否正確；由動應力曲線可得到振動篩的載荷譜，再由修正的S-N曲線和修正Miner法則進行壽命估算。
      將振動篩在Pro/E中進行建模，建模完成存為IGS格式后導入ANSYS中進行分析。先對振動篩進行靜力分析，振動篩側板采用板殼SHELL63單元，中間橫梁采用梁單元BEAM44，板與梁的連接設為剛性連接。將激振力加入模型中，同時加入4組彈簧單元COMBIN40。模型如圖所示，ANSYS中網格的劃分及激振力的加載如圖所示。在ANSYS中設定，向為沿振動篩長度方向，Y向為豎直方向，X向為垂直于篩板方向(以下所有方向都按此設定)。ANSYS靜力仿真的總應變趨勢分布圖如圖所示，振動篩由圖所示，振動篩在連接振動梁的兩側板上受力集中，最大點為9.2 MPa，其他位置受力很均勻，沒有突然變形，符合實際中振動篩的破壞位置。由圖可知振動篩：方向上受力很小，大部分在1.9-1.2MPa之間，所以實際測量中只需測x，y兩方向上的力。
      在振動篩上粘貼應變片通過應變儀來測得其應變值。由于應變儀不便處理數據，在實際測量中將應變儀與數據采集儀連接，這時的應變儀起增強信號的作用。數據采集儀靈敏度不高，如果信號不進行增強，數據采集儀將采集不到信號。整個測試系統如圖所示。應變片貼片位置如圖所示，應變片采用雙臂電橋補償，在同一位置分別測量2個相互垂直的位置。試驗振動篩處在空載常溫狀態下，試驗現場如圖所示，應力的仿真數據與測試數據的比較如表所示。貼片位置說明：貼片1，2分別對稱布置在左右加強板上；3，4，5都在篩箱側板；6在進料口處減振彈簧后側面板；7在出料口處減振彈簧左側面板；8在進料，實際測量的應力值比仿真值偏大，誤差基本在20%以內，所以，ANSYS模型是基本符合實際情況的，可作為進一步分析的依據。同時發現，空載常溫工作時篩體最大應力值為11.81 MPa。由儀器中測得的應變片的應變位移曲線如圖所示。載荷譜一般根據規范或實測得到，然后依據統計的方法，將載荷譜轉化為應力譜。一個零構件或結構疲勞壽命估算的準確性在很大程度上取決于所確定的載荷譜的準確性。
      在受力物體形狀突然改變或材料不連續的地方會出現應力局部增大的現象，這種現象叫做應力集中。應力集中的嚴重程度用理論應力集中系數KT表示；名義應力有兩種定義：一是凈面積應力，為缺口處凈截面上的名義應力，計算時選取不同的截面會對應力集中系數產生一定的影響，一般是凈面積應力計算的結果偏小；一是毛面積應力，毛面積應力計算的結果偏大。由于振動篩處于非均勻應力場，疲勞尺寸效應主要由應力梯度造成，而純粹意義上的尺寸系數在這種情況下幾乎不起作用，故忽略尺寸系數的影響，表面狀態主要包括表面加工粗糙度、表層組織結構和表層應力狀態。

                                                                                  專業從事機械產品設計│有限元分析│強度分析│結構優化│技術服務與解決方案
                                                                                                                                                      杭州那泰科技有限公司
                                                                              本文出自杭州那泰科技有限公司m.yw15777.cn，轉載請注明出處和相關鏈接！