一种物料吸排车滑料板的疲劳寿命计算方法技术

本发明专利技术公开了一种物料吸排车滑料板疲劳寿命的计算方法，通过对有限元模型进行动力分析，得到不同物料密度、滑料板倾斜角、行驶里程条件下最大应力节点的瞬态应力，然后分别计算吸料工况和排料工况、行驶工况滑料板的疲劳寿命，在此基础上，计算得出滑料板的疲劳总寿命，最后建立了不同物料密度、不同滑料板倾斜角、不同行驶里程条件下的滑料板疲劳寿命二次多项式计算模型。通过本发明专利技术公开的一种物料吸排车滑料板疲劳寿命的计算方法，可对物料吸排车滑料板进行疲劳寿命计算，减少分析时间，计算效率和精度高，同时也为滑料板的材料选择提供了工程基础。

A fatigue life calculation method for slip plate of material suction truck

The invention discloses a method for calculating the fatigue life of the sliding plate of a material suction and discharge truck. Through the dynamic analysis of the finite element model, the transient stress of the maximum stress node under the conditions of different material density, the inclination angle of the sliding plate and the driving mileage is obtained, and then the sliding plate under the suction and discharge conditions and the driving conditions is calculated respectively. On this basis, the total fatigue life of the sliding plate is calculated. Finally, the quadratic polynomial calculation model of the fatigue life of the sliding plate under the conditions of different material density, different inclination angle and different driving mileage is established. The invention discloses a method for calculating the fatigue life of the material suction and discharge truck sliding plate, which can calculate the fatigue life of the material suction and discharge truck sliding plate, reduce the analysis time, and have high calculation efficiency and precision. At the same time, it also provides the engineering foundation for the material selection of the material of the material suction and discharge truck sliding plate.

【技术实现步骤摘要】
一种物料吸排车滑料板的疲劳寿命计算方法
本专利技术属于物料吸排车仿真领域，尤其涉及一种物料吸排车滑料板的疲劳寿命计算方法。
技术介绍
物料吸排车是从事散装物料运输的专业物流车辆，用于对矿粉、粉煤灰、粮食等粉粒状干燥散装物料的全程封闭运输，其对减少散装物料的损耗、降低装卸费用、节约包装材料、改善工人劳动条件、提高工作效率、保护环境具有十分重要的意义。物料吸排车的工作原理是利用真空泵产生负压将物料吸入罐体内部，再把吸排车开到指定地点，用空气压缩机产生正压，将具有一定压力的压缩空气通过流态化装置使物料流态化，通过管道压送到指定原料料仓内，实现卸料操作。滑料板是物料吸排车流态化装置的重要承载元件，同时也是其疲劳损伤最严重的部件。吸料时，滑料板支承气室受到物料的压力作用，随着进料量的增加压力逐步增大；运输过程中，受到物料的动态冲击力作用；卸料时，承受压缩空气的压力作用。国内报道了多起物料吸排车滑料板的疲劳开裂事故，有些滑料板甚至使用不到半年便产生开裂，滑料板开裂会使滑料板内腔积料，导致卸料残余率增大，使物料吸排车排料性能下降，最终导致罐体内部气室积有大量存料而不能排出，所以滑料板的寿命是目前研究的热点。通过建立滑料板疲劳寿命预测的数学模型，实现滑料板疲劳寿命计算的快速和准确，使数值计算成为研究滑料板疲劳寿命的一个有效工具，对于提高产品质量、缩短研发周期具有十分重要的意义。但是，目前有关物料吸排车滑料板的疲劳寿命计算方法的相关成果在国内外均较少，而且目前滑料板的寿命计算方法局限于传统的经验设计和一般性的寿命计算理论，使用的几何模型只是滑料板自身，忽略其与罐体的连接，导致计算结果的准确性和计算效率难以保证。
技术实现思路
本专利技术的目的：提供一种用于计算物料吸排车滑料板的疲劳寿命方法，通过该方法解决新产品试验和定型之前的寿命计算问题，为物料吸排车滑料板的设计以及其疲劳寿命优化设计奠定研究基础。技术方案：为实现上述专利技术目的，本专利技术的技术方案如下：一种物料吸排车滑料板疲劳寿命的计算方法，其步骤如下：(1)建立物料吸排车滑料板的有限元模型；(2)计算吸料工况、排料工况滑料板的疲劳寿命；(3)计算行驶工况滑料板的疲劳寿命；(4)结合步骤(2)和步骤(3)计算滑料板的总疲劳寿命；(5)重复步骤(2)、步骤(3)、步骤(4)，计算不同参数下的滑料板疲劳寿命；(6)在步骤(5)的基础上，构建滑料板疲劳寿命计算模型以进行疲劳寿命的计算。其中，在步骤(1)中，建立包括罐体的滑料板3D整体有限元模型，使用三维CAD软件建立包括罐体的滑料板3D整体几何模型，将滑料板的几何模型导入有限元软件中，定义单元类型，设置材料参数，定义网格划分参数并进行网格划分，其中滑料板与罐体连接处进行细化网格划分，提高网格强度计算的精度。其中，在步骤(2)中，计算物料吸排车吸料工况和排料工况滑料板疲劳寿命，在有限元分析软件中对滑料板施加物料吸排车吸料工况和排料工况的载荷以及约束，进行强度计算，得到最大应力发生节点及其应力动态响应计算值。对得到的节点应力-时间曲线进行雨流计数，使用Goodman公式修正平均应力，根据材料S-N曲线和Miner线性累积损伤理论，使用疲劳寿命计算软件计算得到最大应力发生节点的疲劳寿命Ni。其中，在步骤(3)中，计算行驶工况滑料板疲劳寿命，使用步骤(1)中建立的有限元模型，对滑料板施加吸排车行驶时物料的动态冲击力，进行强度计算，获得步骤(2)中最大应力发生节点的应力动态响应计算值。对得到的节点应力-时间曲线进行雨流计数，使用Goodman公式修正平均应力，根据材料S-N曲线和Miner线性累积损伤理论，使用疲劳寿命计算软件计算得到行驶里程为LKm时最大应力发生节点的疲劳寿命Nj。其中，在步骤(4)中，所述计算滑料板的总疲劳寿命方法如下：其中，α为失效时的总损伤，Ni是物料吸排车吸料工况和排料工况最大应力发生节点的疲劳寿命，Nj是行驶工况所对应的最大应力发生节点的疲劳寿命。其中，在步骤(5)中，所述不同参数包括：物料密度、滑料板倾斜角、行驶里程，计算若干组不同物料密度、不同滑料板倾斜角、不同吸料工况和排料工况之间的行驶里程条件下的滑料板疲劳寿命。依次重复步骤(2)、步骤(3)、步骤(4)，得到若干组不同物料密度、不同滑料板倾斜角、不同行驶里程条件下的滑料板疲劳寿命。其中，在步骤(6)中，结合步骤(5)得到的若干组不同物料密度、滑料板倾斜角、行驶里程的滑料板疲劳寿命，构建滑料板二次多项式疲劳寿命计算模型如下：其中，x1为物料密度，单位kg/m3，x2为滑料板倾斜角，单位/°，x3为行驶里程，单位km，a1～a9为拟合系数。本专利技术公开了一种物料吸排车滑料板疲劳寿命的计算方法，通过对有限元模型进行动力分析，得到不同物料密度、滑料板倾斜角、行驶里程条件下最大应力节点的瞬态应力历程，然后根据材料S-N曲线和Miner线性累积损伤理论分别计算吸料工况和排料工况、行驶工况滑料板的疲劳寿命、根据Miner线性累积损伤理论计算出滑料板疲劳总寿命，最后建立了不同物料密度、不同滑料板倾斜角、不同行驶里程条件下的滑料板疲劳寿命二次多项式计算模型。本专利技术一种物料吸排车滑料板疲劳寿命的计算方法，可对物料吸排车滑料板进行疲劳寿命计算，计算效率和精度高，同时也为滑料板的材料选择提供了工程基础。有益效果：本专利技术与现有技术相比，具有如下优点：(1)本专利技术建立滑料板疲劳寿命二次多项式计算模型，实现了对滑料板疲劳寿命的准确计算。(2)本专利技术不仅可以准确分析出滑料板的疲劳寿命，而且极大地减少了分析时间；并且具有优异的普适性，可以推广到应用其它材料的滑料板的寿命计算，其计算结果有助于技术人员改进现有算法，为结构设计提供可靠依据。附图说明图1是本专利技术的流程图；图2是本专利技术的包括罐体的滑料板结构示意图；图3是本专利技术的滑料板吸料工况的载荷图；图4是本专利技术的滑料板排料工况的载荷图；图5是本专利技术的滑料板行驶工况的载荷图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术做进一步的说明。如图1所示，本实施例提供一种物料吸排车滑料板的疲劳寿命计算方法，包括以下步骤：(1)建立包括罐体的滑料板3D整体有限元模型，使用三维CAD软件建立包括罐体的滑料板3D整体几何模型，将滑料板的几何模型导入有限元软件中，定义单元类型，设置材料参数，定义网格划分参数并进行网格划分，其中滑料板与罐体连接处进行细化网格划分，细化网格划分指的是将网格缩小至原网格尺寸的50％～70％。(2)计算物料吸排车吸料工况和排料工况滑料板疲劳寿命，在有限元分析软件中对滑料板施加物料吸排车吸料工况和排料工况的载荷以及约束，进行强度计算，得到最大应力发生节点及其应力动态响应计算值，对得到的节点应力-时间曲线进行雨流计数，使用Goodman公式修正平均应力，根据材料S-N曲线和Miner线性累积损伤理论，使用疲劳寿命计算软件计算得到最大应力发生节点的疲劳寿命Ni。(3)计算行驶工况滑料板疲劳寿命，使用步骤(1)中建立的有限元模型，对滑料板施加吸排车行驶时物料的动态冲击力，进行强度计算，获得步骤(2)中最大应力发生节点的应力动态响应计算值，对得到的节点应力-时间曲线进行雨流计数，使用Goodman公式修正平均应力，根据材料S-N曲线和Miner线本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种物料吸排车滑料板的疲劳寿命计算方法，其特征在于：(1)建立物料吸排车滑料板的有限元模型；(2)计算吸料工况、排料工况滑料板的疲劳寿命；(3)计算行驶工况滑料板的疲劳寿命；(4)结合步骤(2)和步骤(3)计算滑料板的总疲劳寿命；(5)重复步骤(2)、步骤(3)、步骤(4)，计算不同参数下的滑料板疲劳寿命；(6)在步骤(5)的基础上，构建滑料板疲劳寿命计算模型以进行疲劳寿命的计算。

【技术特征摘要】
1.一种物料吸排车滑料板的疲劳寿命计算方法，其特征在于：(1)建立物料吸排车滑料板的有限元模型；(2)计算吸料工况、排料工况滑料板的疲劳寿命；(3)计算行驶工况滑料板的疲劳寿命；(4)结合步骤(2)和步骤(3)计算滑料板的总疲劳寿命；(5)重复步骤(2)、步骤(3)、步骤(4)，计算不同参数下的滑料板疲劳寿命；(6)在步骤(5)的基础上，构建滑料板疲劳寿命计算模型以进行疲劳寿命的计算。2.根据权利要求1所述的一种物料吸排车滑料板的疲劳寿命计算方法，其特征在于：在步骤(1)中，所述建立物料吸排车滑料板的有限元模型方法如下：首先建立滑料板几何模型，在此基础上构建有限元模型。3.根据权利要求1所述的一种物料吸排车滑料板的疲劳寿命计算方法，其特征在于：在步骤(1)中，在建立物料吸排车滑料板的有限元模型时，对几何模型进行网格划分。4.根据权利要求3所述的一种物料吸排车滑料板的疲劳寿命计算方法，其特征在于：几何模型网格划分包括对滑料板与罐体连接处进行细化网格划分。5.根据权利要求1所述的一种物料吸排车滑料板的疲劳寿命计算方法，其特征在于：在步骤(2)中，所述计算吸料工况、排料工况滑料板的疲劳寿命...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴永海，包海涛，范钦满，
申请(专利权)人：淮阴工学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32