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大型多支承回转机械主体部件疲劳问题的研究综述报告

汇报人：

2024-01-14

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2023WORKSUMMARY

目录

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引言

大型多支承回转机械主体部件疲劳问题概述

大型多支承回转机械主体部件疲劳问题的研究方法

大型多支承回转机械主体部件疲劳问题的研究成果

目录

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大型多支承回转机械主体部件疲劳问题的挑战与展望

结论

PART

01

引言

大型多支承回转机械是工业生产中的重要设备，广泛应用于电力、冶金、化工等领域，其运行稳定性和安全性对于保障生产线的连续运行具有重要意义。

大型多支承回转机械在工业生产中的广泛应用

疲劳问题是导致机械部件失效的主要原因之一，严重影响着大型多支承回转机械的性能和使用寿命，因此对其进行深入研究具有重要的理论意义和实际应用价值。

疲劳问题对机械性能和使用寿命的影响

PART

02

大型多支承回转机械主体部件疲劳问题概述

疲劳定义

指材料在循环应力或循环应变作用下，由于某点或某些点逐渐发生局部的永久性结构变化，从而在一定次数后形成裂纹或使裂纹进一步扩展直到完全断裂的现象。

疲劳分类

根据应力状态可分为静疲劳、动疲劳和热疲劳；根据环境条件可分为腐蚀疲劳、接触疲劳和微动磨损疲劳等。

大型多支承回转机械主体部件通常由多个零部件组成，结构复杂，各部件之间存在相互作用和影响。

结构复杂

主体部件需要承受较大的载荷和应力，因此要求具有较高的承载能力和强度。

承载能力强

回转机械的运转精度对设备的性能和寿命有重要影响，主体部件的加工和装配精度直接影响整机的运转精度。

运转精度高

PART

03

大型多支承回转机械主体部件疲劳问题的研究方法

断裂力学试验

利用断裂力学理论和方法，对部件的裂纹扩展行为进行研究，探究裂纹扩展速率、断裂韧度等关键参数对部件疲劳寿命的影响。

疲劳试验

通过对大型多支承回转机械主体部件进行疲劳试验，模拟实际工作条件下的应力、应变和循环加载过程，以获取部件的疲劳寿命和疲劳性能数据。

微观组织分析

通过对部件材料的微观组织进行观察和分析，了解材料内部的缺陷、夹杂物等对疲劳性能的影响，为优化材料选择和制备工艺提供依据。

利用有限元方法对部件进行建模和仿真分析，计算部件在复杂载荷作用下的应力、应变分布和疲劳损伤累积情况，预测部件的疲劳寿命。

有限元分析

基于断裂力学理论，建立裂纹扩展模型，模拟裂纹在交变应力作用下的扩展过程，评估部件的剩余寿命和安全性。

裂纹扩展模拟

针对部件在实际工作中承受的多轴应力状态，开展多轴疲劳分析方法研究，提高疲劳寿命预测的准确性和可靠性。

多轴疲劳分析

疲劳损伤累积理论

01

深入研究疲劳损伤累积机制，建立适用于大型多支承回转机械主体部件的疲劳损伤累积模型，为疲劳寿命预测提供理论支撑。

裂纹闭合效应研究

02

探讨裂纹闭合效应对部件疲劳裂纹扩展速率的影响，揭示裂纹闭合效应的物理本质和影响因素，为准确评估部件的疲劳性能提供理论指导。

多尺度疲劳分析方法

03

发展多尺度疲劳分析方法，将微观组织结构与宏观力学性能相结合，实现从微观到宏观的全尺度疲劳分析和寿命预测。

PART

04

大型多支承回转机械主体部件疲劳问题的研究成果

基于S-N曲线的疲劳寿命预测模型

利用材料的S-N曲线和部件的应力谱，通过Miner线性累积损伤理论预测部件的疲劳寿命。

基于断裂力学的疲劳寿命预测模型

考虑裂纹扩展对疲劳寿命的影响，利用断裂力学理论建立裂纹扩展模型，结合有限元分析等数值方法预测部件的疲劳寿命。

基于机器学习的疲劳寿命预测模型

利用机器学习算法对历史疲劳试验数据进行训练和学习，建立疲劳寿命预测模型，实现对新部件的快速准确预测。

裂纹扩展速率的研究

通过实验和数值模拟等方法研究裂纹扩展速率与应力强度因子、材料性能等参数之间的关系，建立裂纹扩展速率的数学模型。

裂纹扩展路径的研究

分析裂纹扩展过程中的应力场、应变场等物理量的变化，揭示裂纹扩展路径的形成机理和影响因素。

多裂纹相互作用的研究

研究多个裂纹之间的相互作用机制，分析其对整体疲劳性能的影响，为优化设计和提高疲劳寿命提供理论依据。

1

2

3

根据材料的疲劳性能和部件的应力水平，确定合适的安全系数进行疲劳强度设计，保证部件在服役过程中的安全性。

基于安全系数的疲劳强度设计

引入可靠性理论和方法，考虑材料性能、载荷等不确定性因素对疲劳强度的影响，建立基于可靠性的疲劳强度设计模型。

基于可靠性理论的疲劳强度设计

利用优化算法对部件的结构形状、材料分布等进行优化，以提高部件的疲劳强度和减轻重量等目标。

基于优化算法的疲劳强度设计

PART

05

大型多支承回转机械主体部件疲劳问题的挑战与展望

03

实验方法

受到实验条件和成本的限制，难以完全模拟实际工况下的疲劳行为，且实验结果具