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大型隔膜泵曲軸三維裂紋起裂裕度有限元分析
大型隔膜泵曲軸三維裂紋起裂裕度有限元分析
大型隔膜泵(功率300kW - 2000kW)是固液兩相介質(zhì)輸送的關(guān)鍵設(shè)備，主要用于大型石化、煤化工、冶金及建材等領(lǐng)域。該產(chǎn)品具有效率高、運(yùn)行可靠和成本低等優(yōu)點(diǎn)，有利于節(jié)約能源和環(huán)境保護(hù)，市場前景非常廣闊。
大型隔膜泵曲軸承受著輸送液體壓力及往復(fù)和旋轉(zhuǎn)質(zhì)量慣性力引起的周期性變化的載荷，并受到輸入轉(zhuǎn)矩的作用而產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)振動(dòng)。所以，曲軸的強(qiáng)度以及壽命分析是大型隔膜泵壽命的關(guān)鍵技術(shù)之一。曲軸過渡圓角處有嚴(yán)重的應(yīng)力集中，其材料內(nèi)部的的夾渣、氣孔、加工中引起的刀痕等缺陷都是可以引起疲勞斷裂2mm- mm，給出的擬合公式也難以應(yīng)用。文獻(xiàn)(5)對含裂紋柴油機(jī)曲軸進(jìn)行應(yīng)力強(qiáng)度因子計(jì)算，計(jì)算曲軸的應(yīng)力及在不同裂紋深度下的應(yīng)力強(qiáng)度因子，最后給出應(yīng)力強(qiáng)度因子的擬合公式。Blackburn W S和Hellen T K161計(jì)算幾種結(jié)構(gòu)上裂紋的二維與三維應(yīng)力強(qiáng)度因子。Patterson C1'〕論述有限元法在計(jì)算應(yīng)力強(qiáng)度因子時(shí)的應(yīng)用。Kong X M,Schluter N,Dahf WIlU提出三軸應(yīng)力的影響并將之應(yīng)用于斷裂判據(jù)中。
Ukadgaonker V G,Awasare P J101考慮第I ,II應(yīng)力張量不變量，提出新的斷裂準(zhǔn)則。但是大型隔膜泵曲軸屬于低速、重載的曲軸，活塞推力在5x 10' N一1.2 x 106N范圍，需要計(jì)算該類曲軸含有不同尺寸三維裂紋時(shí)的應(yīng)力強(qiáng)度因子。
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