畢業(yè)論文轉(zhuǎn)爐疲勞載荷譜的研究及其參數(shù)確定(編輯修改稿)
2025-07-19 12:07 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 ，這說明疲勞強度同傾動力矩M和沖擊系數(shù)k緊密相連。通過雨流計數(shù)法，原來的離散峰谷序列被轉(zhuǎn)化為與金屬材料應(yīng)力應(yīng)變滯后環(huán)相對應(yīng)的應(yīng)力循環(huán)的變程及均值，如何將獲得的變程與均值二維變量轉(zhuǎn)化為構(gòu)件的疲勞計算，這是數(shù)據(jù)處理的又一個重要環(huán)節(jié)。由于樣本是隨機的，故通過計數(shù)法所得到的變程和均值也是隨機的，它們通常沒有一定的規(guī)律，因此必須對它們進(jìn)行統(tǒng)計處理，按照統(tǒng)計學(xué)的方法找出它們之間的統(tǒng)計規(guī)律性。在統(tǒng)計之前，首先必須確定隨機變量，根據(jù)側(cè)重點不同，可以分別采用一維擬合及二維擬合，一維擬合通常是對變程進(jìn)行擬合而均值的作用通過一定的方法折算到變程中考慮，二維擬合是對變程及均值的聯(lián)合分布矩陣進(jìn)行擬合。由于焊接件存在較大的殘余應(yīng)力，使均值失去了意義，另外轉(zhuǎn)爐及傾動設(shè)備在正反轉(zhuǎn)狀態(tài)下工作，主波基本上是以時間坐標(biāo)軸對稱布置，均值也幾乎為0，故本文以變程為主進(jìn)行一維擬合。 轉(zhuǎn)爐應(yīng)力時間歷程可分解為低頻波（大的應(yīng)力循環(huán)）及高頻波（小的應(yīng)力循環(huán)）的疊加，且低頻波（亦稱主波）及高頻波（亦稱二級波）存在明顯的分界，其中主波反映了傾動力矩和沖擊的作用，為疲勞的主要因素；而二級波反映了結(jié)構(gòu)的隨機振動，為疲勞的次要因素。由于主、二級波對疲勞損傷的作用不同，因而易采用區(qū)分主二級波的雙波法分別進(jìn)行統(tǒng)計處理。 從圖2可以看出，通過雨流計數(shù)法可以將一個循環(huán)中的最大的應(yīng)力（為正常應(yīng)力＋沖擊或振動應(yīng)力之和）循環(huán)提出來，最大載荷變程為2kM，而由于沖擊和振動產(chǎn)生的載荷變程不會超過2（k1）M，兩者的比值為k/(k1)，設(shè)k=，則比值為3左右。根據(jù)疲勞理論，只有超過一定大小的應(yīng)力幅才對疲勞壽命有影響，科學(xué)家通過試驗得到，當(dāng)實際應(yīng)力幅（為變程的一半）～，該應(yīng)力循環(huán)對疲勞基本上沒有影響，～；根據(jù)設(shè)計原則，主波產(chǎn)生的應(yīng)力幅必須控制在s1以內(nèi)，則根據(jù)上面的計算，不會對疲勞產(chǎn)生多大的影響，可以忽略不計，重點工作要放在主波的研究上，使用該法往往能抓住影響疲勞損傷的主要因素，便于進(jìn)行理論分析?？茖W(xué)家通過實際測試得出的結(jié)論是，主波的對疲勞損傷占97％，而二級波只占3％，故下面僅討論主波的分布情況。1． 總頻次N總頻次為主波的累計作用次數(shù)，設(shè)計使用壽命一般取機械零件為十年，鋼結(jié)構(gòu)為二十年，總頻次為相應(yīng)期間的主波數(shù)量，即(x)：對于轉(zhuǎn)爐及傾動設(shè)備的整個壽命期間而言，工作在多個爐役之中，對于某座轉(zhuǎn)爐來講，其各爐役的情況應(yīng)該是差不多的，沒有本質(zhì)上的差別，因此可以用其一個爐役的分布情況代表整個轉(zhuǎn)爐及傾動設(shè)備的壽命期間內(nèi)的分布情況。在轉(zhuǎn)爐的一個爐役中，由于爐襯的燒損，重心不斷下移，其傾動力矩是逐步加大的，從Mmin加大到Mmax，其中Mmax便是我們通常說的轉(zhuǎn)爐傾動力矩M，近似地將傾動力矩在爐役內(nèi)當(dāng)作均勻變化來考慮，因此從Mmin到Mmax可以認(rèn)為作用次數(shù)也是均勻變化的，見圖4，其中f(x)＝A為分布函數(shù)，根據(jù)分布函數(shù)在Mmin到Mmax的積分為1的要求，令圖中帶陰影部分的面積為1，即：根據(jù)科學(xué)家們的試驗結(jié)果，應(yīng)力幅同壽命間為一根高次曲線，見圖5，通常寫成sm*N=C，其中，C為常數(shù)，s為應(yīng)力幅，N為在s作用下的疲勞壽命，m為s－N曲線的反斜率。對于某具體的零部件，C為一恒定值。目前還沒有完整的可供使用的轉(zhuǎn)爐及傾動設(shè)備的s－N曲線，有些零部件只能采用類推法處理。由于傾動力矩同應(yīng)力有一定的函數(shù)關(guān)系，如三點球鉸支承螺栓的應(yīng)力、扭力桿的應(yīng)力、傾動減速器的齒輪彎曲強度與傾動力矩成正比，傾動減速器的齒輪接觸強度與傾動力矩的平方根成正比，故上式中的應(yīng)力幅改成傾動力矩（更科學(xué)應(yīng)稱為傾動力矩幅，不過這樣稱就很饒口）仍然滿足，即Mm*N=C。根據(jù)前面的分析，轉(zhuǎn)爐的主波分布應(yīng)符合均勻的線性分布，其直方圖見圖6，如果我們在轉(zhuǎn)爐的一個典型爐役內(nèi)進(jìn)行測試，然后對數(shù)據(jù)進(jìn)行雨流計數(shù)和統(tǒng)計分析，應(yīng)該得到大致一樣的轉(zhuǎn)爐載荷譜。5．當(dāng)量載荷Md轉(zhuǎn)爐在一個爐役內(nèi)，其傾動力矩是逐步變化的，但我們在實際的強度計算中總以Mmax為計算載荷，這樣計算的結(jié)果是設(shè)備
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