冷却设备:干燥机横梁疲劳断裂寿命的阶段分析

  • 2021-07-27 08:11:10
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干燥机中横梁构件的应力集中程度用应力集中系数表示,构件的几何形状和应力场决定了理论应力集中系数。横梁的理论应力集中系数为其应力集中处的*大应力与该处的名义应力之比,与所加载荷大小无关。

横梁的受力有垂直方向和水平方向作用的均布力,由于机器在运动过程中不平衡载荷的作用,横梁会产生扭转变形,故设置一力偶矩,设横梁两端固定。均布力大小、力偶矩作用位置和大小以及约束类型与理论应力集中系统的计算无关。为便于节点和单元的划分,对支承条的简化根据惯性矩等效原理将其截面简化为矩形截面。

构件的疲劳断裂寿命分两个阶段:一为疲劳裂纹萌生阶段,二为裂纹扩展阶段。

当裂纹扩展超过临界尺寸时,扩展速度急剧增大,使构件迅速失稳断裂,构件有效寿命为这两个阶段时间总和。因此,横梁分段支承条在间隙处产生的应力集中是引起横梁疲劳断裂的主要原因。

由于应力集中处*易萌生疲劳裂纹,而该处的高应力使得裂纹扩展速度增加,横梁受力*大的部位在中部,恰好与应力集中部位重合。而横梁的主要载荷为惯性力,且惯性力的方向角为45b,使梁在垂直面的弯曲变形增大,应力集中处又恰在梁的上方,受垂直面变形的影响较大。这些因素均使应力集中点的应力值增大,使横梁处于高应力疲劳循环状态下。另外,由于采用焊接工艺,不可避免地在焊缝附近产生残余应力和微裂纹,任何一个焊接缺陷的存在都会影响横梁的疲劳寿命。

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