直線振動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)篩在設(shè)計(jì)時(shí)通常出于安全考慮，會(huì)留有一定的安全系數(shù)，設(shè)計(jì)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(dòng)篩的疲勞屬于高周疲勞。
    綜上分析可知：直線振動(dòng)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(dòng)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(jì)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(dòng)篩的疲勞壽命，必須選好適合直線振動(dòng)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(yàn)法和試驗(yàn)分析法。試驗(yàn)法是一種傳統(tǒng)方法，完全依賴于試驗(yàn)，變更參數(shù)比較困難，耗費(fèi)大量人力、物力、財(cái)力，試驗(yàn)周期較長。試驗(yàn)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(jì)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(jì)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(dòng)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。