直線振動篩疲勞類型和疲勞壽命預測方法的確定

       疲勞破壞按所受外部載荷不同一般分為機械疲勞、蠕變疲勞和腐蝕疲勞等。機械疲勞是指部件僅在外加應力或應變循環作用下造成的破壞；蠕變疲勞是由于循環載荷和高溫聯合作用引起的失效破壞；腐蝕疲勞是在循環交變應力和腐蝕環境聯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生的沖擊力和激振器產生的慣性力以及煤泥水等化學腐蝕環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。

    疲勞破壞按結構破壞前所經歷的循環次數多少可分為高周疲勞和低周疲勞。高周疲勞是指構件所受的應力載荷遠低于材料的屈服極限，彈性應變起主導作用，疲勞壽命較長，一般循環次數大于 10五次方次；低周疲勞是指構件所受的應力載荷較高，通常接近或者超過屈服極限，塑性應變起主導作用，疲勞壽命較短，斷裂前的循環次數一般少于10的五次方次。高周疲勞受應力幅控制，而低周疲勞受應變幅控制，所以低周疲勞也常稱為應變疲勞，高周疲勞常稱為應力疲勞。高周疲勞是機械中最常見的，低周疲勞在壓力容器、炮筒和飛機的起落架等部件應用較廣。直線振動篩在設計時通常出于安全考慮，會留有一定的安全系數，設計名義應力一般都小于材料的屈服極限，破壞前經歷的循環次數較多，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腐蝕環境下的高周疲勞破壞。

    直線振動篩進行疲勞壽命預測的目的是確定其破壞前經歷的循環次數，在設計階段找出其薄弱環節，通過修改結構、選取其它材料或改善加工工藝等手段來提高其疲勞壽命。要較準確地預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，這是本文研究的關鍵。

    確定機械疲勞壽命的方法主要有兩類：試驗法和試驗分析法。試驗法是一種傳統方法，完全依賴于試驗，變更參數比較困難，耗費大量人力、物力、財力，試驗周期較長。試驗分析法是依據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，特別是隨著計算機技術和有限元技術的發展而得到廣泛的應用。按照計算疲勞損傷模型的不同可以將其分為名義應力法、局部應變法、應力應變場強法和局部應力應變法、損傷力學法、能量法等。其中前四種方法應用范圍較廣，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，其主要受應力幅影響，并且本文主要考慮下橫梁和側板的整體疲勞壽命分析，所以本文選用名義應力法進行疲勞壽命分析。接下來幾小節主要針對名義應力法及其相關理論進行介紹。