单位文秘网 2021-07-27 08:08:16 点击: 次
工业技术的发展,铸大型铸件的质量直接影响着产品的质量,因此,铸造在机械制造业中占有重要的地位。鑄造是将通过熔炼的金属液体浇注入铸型内,经冷却凝固获得所需形状和性能的零件的制作过程。铸造是常用的制造方法,制造成本低,工艺灵活性大,可以获得复杂形状和大型的铸件,在机械制造中占有很大的比重。
铸造铸铁件常见的缺陷有:气孔、粘砂、夹砂、砂眼、胀砂、冷隔、浇不足、缩松、缩孔、缺肉,肉瘤等。有些存在缺陷的铸造成型产品,能不能继续使用,是个大问题,需要进行论证。
某大型滑轮,直径1200mm,厚250mm,铸造成型后,经过探伤,发现在滑轮绳槽位置,因为夹砂的影响,存在长4.6mm,深2.12mm的缺陷。需论证分析,此滑轮是否能正常使用。
现代断裂理论大约是在1948—1957年间形成,它是在当时生产实践问题的强烈推动下,在经典Griffith理论的基础上发展起来的,上世纪60年代是其大发展时期。我国断裂力学工作起步至少比国外晚了20年,直到上世纪70年代,断裂力学才广泛引入我国,一些单位和科技工作者逐步开展了断裂力学的研究和应用工作。
该学科分为线弹性断裂力学与弹塑性断裂力学两大类别,前者适用于裂纹尖端附近小范围屈服的情况;而后者适用于裂纹尖端附近大范围屈服的情况。弹塑性断裂力学发展很快,但是线弹性断裂力学在结构损伤容限设计中仍然占据重要地位。在线弹性断裂力学中,最重要的力学参量是应力强度因子,它控制裂纹尖端场附近的应力场和位移场。
2 建立有限元模型
有限元分析(FEA,Finite Element Analysis)利用数学近似的方法对真实物理系统(几何和载荷工况)进行模拟。利用简单而又相互作用的元素(即单元),就可以用有限数量的未知量去逼近无限未知量的真实系统。有限元在人类认识世界的过程中,发挥了巨大的作用,各种文献规范,也对有限元进行了详细的叙述和介绍,本文不再展开。
根据滑轮图纸,建立有限元实体模型。如下图:
在滑轮绳槽位置施加正压力,滑轮轴位置施加只受压约束,设定材料弹性模量和泊松比。在有限元中,可以把缺陷建立到模型中,进行求解计算。得到缺陷边缘的应力值。
3 断裂力学理论分析
本滑轮为低合金铸钢,符合线弹性断裂力学理论。断裂判断依据为:K1≤K1c
式中:K1——裂纹尖端应力强度因子
K1c——材料断裂韧性
假设在受载情况下,此裂纹为单边张开型裂纹,则应力强度因子K1为:
式中:f—修正系数,1.12
σ—计算应力,由应力图可见,距离裂纹远端的计算应力约428.4MPa
a—裂纹单边深度,
a=2.12mm=0.00212m
参考近似屈服强度为500MPa的低合金钢,则断裂韧性约为K1c=150从理论上讲,当滑轮受载工作的时候,此裂纹不会继续扩散。
现在有限元也可以在后处理里,直接输出裂纹尖端应力强度因子K1。
通过两种方法,得到应力强度因子相近。也论证了计算方法的合理性。此滑轮如果进行正常作业,裂纹将不会扩展开来,可以正常使用。
4 结论
断裂力学最近在国内获得了快速的发展,通过断裂力学理论,对工程实际应用问题进行分析,得到理论结果,可以很好的指导工程实践。
【参考文献】
[1]百度百科-铸造.
[2]薛明珲,赵永生,汤美安.《断裂力学和损伤力学在混凝土中的应用》,山西建筑,2007(12).
(责任编辑:单位文秘网) )地址:https://www.kgf8887.com/show-166-73448-1.html
上一篇:路桥专业结构力学课程教改的探索
下一篇:准脆性材料宏观特性
版权声明:
本站由单位文秘网原创策划制作,欢迎订阅或转载,但请注明出处。违者必究。单位文秘网独家运营 版权所有 未经许可不得转载使用