连铸钢包回转台疲劳强度的应用研究

论文题目: 连铸钢包回转台疲劳强度的应用研究

论文类型: 硕士论文

论文专业: 机械电子工程

作者: 肖琦

导师: 景作军

关键词: 钢包回转台,疲劳,损伤,有限元

文献来源: 北方工业大学

发表年度: 2005

论文摘要: 目前,在国内冶金设备的设计分析中,大多数仍采用传统的静强度校核方法,这已不能满足冶金生产实际的需要。近十几年来,疲劳分析理论得到了长足的发展,在航空航天、船舶、桥梁以及汽车领域中,取得了瞩目的成果。本篇论文研究的就是如何将疲劳分析理论应用到冶金设备(钢包回转台)上来,以提高冶金设备设计、制造的水平。本文以钢包回转台的疲劳分析为研究对象,论述了疲劳分析理论在冶金设备的运用过程。论文中,首先分析了钢包回转台的载荷工况,确定了钢包回转台有限元计算与疲劳分析的载荷谱;采用ADAMS动力学仿真软件确定了钢包回转台支撑臂的动态响应,并据此确定了其动载系数,从而较科学合理地获得了钢包回转台支撑臂的载荷谱;用MSC.MARC软件对不同工况下的钢包回转台的部件进行了静态有限元计算分析;并对其承载最严重的部件—支撑臂的关键部位进行了子结构法的再分析计算,从而有效地提高了该关键部位的有限元分析精度;在对钢包回转台支撑臂进行疲劳分析时,根据国内16Mn的疲劳性能数据曲线(S—N曲线),根据Goodman方法对其进行了非零应力均值修正,得到了支撑臂的疲劳特性曲线;最后用MSC.FATIUGE软件实现了支撑臂的疲劳寿命的计算,并根据年产量给出了钢包回转台的疲劳寿命,完成了预期的研究工作目标。运用现代疲劳分析方法分析冶金设备的强度寿命问题是一个新的课题。在论文中,通过对连铸钢包回转台疲劳强度的分析研究,将现代疲劳分析方法引入到冶金设备设计与分析中,为冶金设备的设计、制造提供了一种新的思路。

论文目录:

摘要

Abstract

引言

1 绪论

1．1 疲劳的概念

1．1．1 疲劳的定义

1．1．2 疲劳的分类

1．1．3 疲劳强度、疲劳极限与疲劳寿命

1．2 疲劳分析理论的现状

1．3 疲劳分析设计的意义

1．3．1 疲劳分析设计是市场对工程构件设计的要求

1．3．2 用现代疲劳分析技术提高机械设备设计水平

1．4 课题研究的内容与意义

1．4．1 课题的提出

1．4．2 课题研究的内容

1．4．3 课题研究的意义

2 钢包回转台疲劳分析的相关基本理论

2．1 疲劳分析中的S-N曲线

2．1．1 S-N曲线的数学表达

2．1．2 平均应力对疲劳性能的影响

2．1．3 影响疲劳性能的其它因素

2．1．4 缺口疲劳

2．2 疲劳分析载荷谱

2．3 疲劳累积损伤理论

2．3．1 损伤的定义

2．3．2 疲劳累积损伤理论

2．4 雨流计数法

2．5 疲劳分析系统MSC．FATIGUE

2．5．1 疲劳寿命计算方法

2．5．2 MSC．FATIGUE特点

2．6 本章小结

3 钢包回转台有限元计算

3．1 钢包回转台结构分析

3．2 钢包回转台有限元模型建立与计算

3．2．1 几何建模与网格划分

3．2．2 模型数据输入

3．2．3 有限元计算结果

3．3 支撑臂危险部位应力的再计算

3．3．1 子结构法基本理论

3．3．2 子结构法的实现

3．3．3 子结构法计算结果

3．4 本章小结

4 钢包回转台载荷谱的建立

4．1 钢包回转台工况分析

4．2 钢包回转台载荷分析

4．3 支撑臂结构的动力学仿真

4．3．1 支撑臂动力学建模

4．3．2 支撑臂动力学仿真结果

4．4 本章小结

5 支撑臂疲劳寿命计算

5．1 支撑臂S-N曲线的建立

5．1．1 16Mn的材料特性

5．1．2 非零应力均值的修正

5．2 Miner损伤累积准则的应用

5．3 支撑臂疲劳寿命的计算

5．3．1 支撑臂应力场数据的导入

5．3．2 支撑臂疲劳寿命计算的参数选择

5．3．3 支撑臂疲劳寿命计算的结果

5．4 本章小结

结论

参考文献

在学研究成果

致谢

发布时间: 2005-07-28

参考文献

[1].基于有限元分析的钢包回转台整体结构设计[D]. 张永林.东南大学2016
[2].钢包回转台关键部件的强度分析及其结构改进[D]. 张鑫宇.内蒙古科技大学2010
[3].大承载能力连铸钢包回转台主要结构优化[D]. 高琦.西安建筑科技大学2008

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