直線振動篩疲勞類型和疲勞壽命預(yù)測方法的確定

       疲勞破壞按所受外部載荷不同一般分為機(jī)械疲勞、蠕變疲勞和腐蝕疲勞等。機(jī)械疲勞是指部件僅在外加應(yīng)力或應(yīng)變循環(huán)作用下造成的破壞；蠕變疲勞是由于循環(huán)載荷和高溫聯(lián)合作用引起的失效破壞；腐蝕疲勞是在循環(huán)交變應(yīng)力和腐蝕環(huán)境聯(lián)合作用下引起的疲勞破壞。本文研究的煤礦用直線振動篩在使用過程中受到溫度變化影響相對很小，其疲勞破壞主要是由物料拋擲產(chǎn)生的沖擊力和激振器產(chǎn)生的慣性力以及煤泥水等化學(xué)腐蝕環(huán)境共同作用下引起的，因此振動篩的疲勞類型屬于腐蝕疲勞。

    疲勞破壞按結(jié)構(gòu)破壞前所經(jīng)歷的循環(huán)次數(shù)多少可分為高周疲勞和低周疲勞。高周疲勞是指構(gòu)件所受的應(yīng)力載荷遠(yuǎn)低于材料的屈服極限，彈性應(yīng)變起主導(dǎo)作用，疲勞壽命較長，一般循環(huán)次數(shù)大于 10五次方次；低周疲勞是指構(gòu)件所受的應(yīng)力載荷較高，通常接近或者超過屈服極限，塑性應(yīng)變起主導(dǎo)作用，疲勞壽命較短，斷裂前的循環(huán)次數(shù)一般少于10的五次方次。高周疲勞受應(yīng)力幅控制，而低周疲勞受應(yīng)變幅控制，所以低周疲勞也常稱為應(yīng)變疲勞，高周疲勞常稱為應(yīng)力疲勞。高周疲勞是機(jī)械中最常見的，低周疲勞在壓力容器、炮筒和飛機(jī)的起落架等部件應(yīng)用較廣。直線振動篩在設(shè)計時通常出于安全考慮，會留有一定的安全系數(shù)，設(shè)計名義應(yīng)力一般都小于材料的屈服極限，破壞前經(jīng)歷的循環(huán)次數(shù)較多，因此直線振動篩的疲勞屬于高周疲勞。
    綜上分析可知：直線振動篩的疲勞破壞屬于煤泥水等介質(zhì)腐蝕環(huán)境下的高周疲勞破壞。

    直線振動篩進(jìn)行疲勞壽命預(yù)測的目的是確定其破壞前經(jīng)歷的循環(huán)次數(shù)，在設(shè)計階段找出其薄弱環(huán)節(jié)，通過修改結(jié)構(gòu)、選取其它材料或改善加工工藝等手段來提高其疲勞壽命。要較準(zhǔn)確地預(yù)測直線振動篩的疲勞壽命，必須選好適合直線振動篩的疲勞壽命分析方法，這是本文研究的關(guān)鍵。

    確定機(jī)械疲勞壽命的方法主要有兩類：試驗法和試驗分析法。試驗法是一種傳統(tǒng)方法，完全依賴于試驗，變更參數(shù)比較困難，耗費(fèi)大量人力、物力、財力，試驗周期較長。試驗分析法是依據(jù)材料的疲勞特性以及所承受的載荷譜，選用不同的疲勞累積損傷理論模型來分析疲勞壽命，特別是隨著計算機(jī)技術(shù)和有限元技術(shù)的發(fā)展而得到廣泛的應(yīng)用。按照計算疲勞損傷模型的不同可以將其分為名義應(yīng)力法、局部應(yīng)變法、應(yīng)力應(yīng)變場強(qiáng)法和局部應(yīng)力應(yīng)變法、損傷力學(xué)法、能量法等。其中前四種方法應(yīng)用范圍較廣，各自的使用范圍如表 2-1 所示。

    由于直線振動篩疲勞破壞屬于高周疲勞破壞，其主要受應(yīng)力幅影響，并且本文主要考慮下橫梁和側(cè)板的整體疲勞壽命分析，所以本文選用名義應(yīng)力法進(jìn)行疲勞壽命分析。接下來幾小節(jié)主要針對名義應(yīng)力法及其相關(guān)理論進(jìn)行介紹。