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第八章 机器设备寿命估算
知识点十、疲劳寿命理论的应用(掌握)
机器设备主要失效形式是疲劳破坏。一般来讲,设备的结构寿命是决定整个设备自然使用寿命的基础,如起重机报废标准中规定:主梁报废即标志着安全使用寿命的终结,可申请整车报废。在机器设备评估中,疲劳寿命理论主要用于估算疲劳寿命和疲劳损伤。
1.对于重要设备的评估,我们必须根据设备所承受的实际载荷,使用疲劳寿命理论对设备的实际疲劳损伤程度和剩余寿命进行计算。其基本步骤如下:
(1)统计计算危险断面各种载荷所对应的名义应力σi及作用次数ni;
(2)根据S-N曲线确定每一载荷所对应的应力水平σi下,达到疲劳破坏的循环次数Ni;
(3)根据疲劳损伤积累理论计算每一应力水平σi下的损伤率ni/Ni;
(4)计算总损伤率。
2.对于未进行疲劳寿命计算的机器设备,疲劳寿命理论可以用来估算这些设备的剩余物理寿命,其基本步骤如下:
(1)确定危险断面。有限寿命计算需要先知道应力值。计算时,首先分析承受载荷的情况,确定危险截面及其所承受应力的变化规律,并对这个截面进行疲劳寿命计算。如危险截面无法完全确定,则应对几个可能截面进行计算分析。
(2)确定应力。计算每一个载荷对应的应力值。
(3)计算应力循环次数。统计每一个载荷所对应的应力循环次数。
(4)确定各系数。考虑实际零件的形状、尺寸及表面状态,确定应力集中系数K、尺寸系数ε、表面系数β及不对称循环系数Ψ。
(5)计算修正后的应力。根据应力集中系数K、尺寸系数ε和表面系数β计算修正后零件的疲劳极限。
(6)计算疲劳损伤或疲劳寿命。查与σi对应的Ni,并计算疲劳损伤或疲劳寿命。
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