基于有限元法的摇枕疲劳强度分析2锣刀

基于有限元法的摇枕疲劳强度分析(2)

基于有限元法的摇枕疲劳强度分析(2) 2012年09月19日 2．4改进措施 摇枕疲劳最薄弱部位，在下表面的漏砂孔处，该部位损伤最严重应力较大，需要进行改进设计，以延长摇枕的运用寿命。通过以下方法，来改善下表面漏沙孔处的应力状态和疲劳强度： (1)增大下表面漏沙孔处内圆角的半径，从而减小应力集中系数，降低应力集中程度； (2)改善下表面漏沙孔处的表面粗糙度，以降低疲劳强度； (3)增大部件在下表面漏沙孔处的厚度，进而提高抗疲劳强度； (4)通过优化与其他构件的配合情况，来改变摇枕的边界条件和载荷状况； (5)通过加工硬化或热处理，使下表面漏沙孔处产生残余压应力，残余压应力的引入会提高抗疲劳强度。3 摇枕的寿命估算 表2列出了美国丸堰机务标准中90．7 t敞车重空车载荷谱的记录里程。依据美国丸堰货车疲劳设计标准中的载荷谱，以B+级铸钢在不同疲劳强度系数下的S．，v曲线作为基本S．，v曲线，结合有限元分析计算得到的摇枕疲劳薄弱部位，最后利用Miner线性累积损伤理论对摇枕的疲劳寿命进行估算。 由表l可知，摇枕疲劳最薄弱部位在下表面的漏砂孔处，该部位损伤最严重，只要该部位达到疲劳寿命要求，那么整个摇枕就满足寿命要求，因此，该部位的寿命就代表了整个摇枕的疲劳寿命。 表3和图5为摇枕在不同疲劳降低系数下的疲劳寿命。 注：疲劳降低系数Kf=1．5～2．0代表了铸造件的正常品质水平，该水平的铸造缺陷是最常见的缺陷形式。 由表3可以看出，疲劳降低系数为2．0时，得到摇枕的疲劳寿命为228万km，该疲劳降低系数代表了摇枕的正常品质水平，因此，我们摇枕的疲劳寿命即为228万km。当按照规范中规定的空车与重车的运行里程比O．95计算，得到重车情况下摇枕的寿命为1 5．2年。由图5看出，疲劳降低系数与寿命成反比关系，当疲劳降低系数较小的时候，摇枕的寿命较大。随着K，_的增大，摇枕疲劳寿命逐渐减小。在Kf=1．5～2．0区段时，随着K，的降低，摇枕的疲劳寿命急剧下降；在疲劳降低系数大于2．0时，随着K，的继续增大，摇枕的疲劳寿命变化逐渐变慢。4 结束语

对摇枕的疲劳强度评价结果显示，在正常铸造品质情况下，摇枕各部位的疲劳累积损伤均小于1，即摇枕的疲劳强度符合设计规范的要求。 依据丸堰标准中的载荷谱，在相应的疲劳降低系数下，运用Miner线性累积损伤法则对摇枕最疲劳薄弱部位(下表面漏砂孔处)进行了寿命评估，其寿命为76～228万km。如果按照重车每年运行15万km计算，则该处疲劳寿命为5．2～15．2年。 摇枕的疲劳寿命，随着疲劳降低系数的减小而逐渐降低。

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