一种隔膜压缩机膜片疲劳寿命的测试方法技术

本发明专利技术公开了一种隔膜压缩机膜片疲劳寿命的测试方法

【技术实现步骤摘要】
一种隔膜压缩机膜片疲劳寿命的测试方法


[0001]本专利技术涉及金属材料疲劳测试方法
，具体涉及一种隔膜压缩机膜片疲劳寿命的测试方法
。

技术介绍

[0002]隔膜式压缩机又称膜式压缩机，是容积式压缩机中往复压缩机的一种类型，采用液力驱动膜片
。
由液压系统和气体压缩系统组成，正向移动的活塞使液压油对膜片底部产生冲击，挤压空腔，排出工艺气体
。
金属膜片被夹在两个精度高的夹具之间，周围是密封卷并用螺栓紧固，具有良好的密封性；膜腔中的气腔部分无需润滑，从而使被压缩气体不受污染；且可以实现高压压缩
。
现已被广泛应用在实验室研究
、
石油和气体工业
、
化学工业
、
冶金行业
、
制药行业和电力行业
。
其中的金属膜片是易损零件，是决定隔膜压缩机产品质量的关键零件，其疲劳性能是决定膜片使用寿命的关键因素
。
当前没有膜片的疲劳寿命测试的方法
。
[0003]材料在受到弯曲载荷时应力随厚度变化，表层有着最大的应力；较厚弯曲的厚度方向有一定的切应力，膜片厚度较薄时，膜片应力状态为平面应力状态
(
上下表层为无应力的自由表面
)。
为了最大限度的模拟压缩机实际服役中的受力状态，有必要对金属膜片进行对称弯曲疲劳试验，利用弹性力学计算材料试验中应力状态，结合疲劳周次得到
S
‑
N
曲线
。
由于常规疲劳试验中三点弯曲试验不能实现
R
＝
‑1的对称弯曲载荷，而使用万能疲劳试样机进行的弯曲疲劳试验所使用的试样为圆柱试样；超声疲劳试样对样品尺寸也有着一定的要求，过薄的样品无法实现共振
。
对于薄膜片这样的特型材进行对称弯曲疲劳试验并没有现成的试验仪器
。

技术实现思路

[0004]为此，本专利技术提供一种隔膜压缩机膜片疲劳寿命的测试方法，以解决现有技术中的上述缺陷
。
[0005]一种隔膜压缩机膜片疲劳寿命的测试方法，包括以下步骤：
[0006]S101、
将膜片拉伸样件进行分组，进行拉伸疲劳试验，取有效数据均值计算
σ
b
值；
[0007]S102、
根据实际典型工况确定疲劳试验应力水平；
[0008]S103、
制作疲劳试验标准件；
[0009]S104、
确定疲劳试验分组；
[0010]S105、
根据疲劳试验数据拟合膜片材料的
SN
曲线；
[0011]S106、
将膜片材料的
SN
曲线作为边界条件输入到
CAE
中；
[0012]S107、
往
CAE
中输入膜片实际三维模型；
[0013]S108、
改变膜片约束
、
温度
、
历史载荷条件，通过求疲劳数值分析软件的解器进行求解，得出样件的寿命曲线；
[0014]S109、
出具包含寿命预测数据的疲劳分析报告
。
[0015]优选的，所述
S101
中，膜片样件包括展壁部以及设置在所述展壁部间的圆弧部，将膜片样件分成三组，每组三个样件，分别编号，拉伸疲劳后记录数据，剔除无效数据，取平均值作为
σ
b
的值
。
[0016]优选的，所述
S102
中，根据隔膜压缩机实际运行时金属膜片受力情况，确定疲劳试验应力水平
。
[0017]优选的，所述
S102
中，通过金属薄片的拉伸形变来控制应变力的大小
。
[0018]优选的，所述
S103
中，疲劳试验标准件包括展壁部以及设置在所述展壁部间的圆弧部，所述展壁部上对称设置有一组定位孔，所述定位孔与提前制作的疲劳试验所需工装夹具相互配合
。
[0019]优选的，所述
108
中，根据不同缸头缸盖及
O
型圈对膜片所产生的应力及约束特征添加膜片模型的约束及载荷条件
。
[0020]本专利技术具有如下优点：
[0021](1)、
本专利技术试验与模拟方法相结合，降低研发周期及成本，增强数据有效性：
[0022]与其它方法仅进行模拟分析或仅进行试验分析的方法不同的是，本方法将拉伸疲劳试验数据
、
疲劳试验获得的
NS
曲线作为多物理场的疲劳模拟分析及寿命评估的输入，通过数值模拟获得不同尺寸膜片及在不同工况下的疲劳寿命，并进一步的进行优化分析，避免了试验实施过程中施加载荷所发生的屈曲或数值分析时无合理的试验数据导致边界条件偏差过大导致的数据不合理的问题，同时避免了为获取完整的
NS
曲线带来的过长的试验周期问题，能够有效降低研发周期及成本，增强数据有效性；
[0023](2)、
本专利技术能够考虑膜片多种应用工况，增加数据适用性：
[0024]与其它方法针对单一工况进行疲劳分析的方法不同的是，本方法针对不同机型上膜片的载荷环境的变化进行针对性分析，膜片在不同型号的隔膜压缩机上所承受的载荷环境差异巨大，且不同机型所压缩的对象介质特性存在巨大差异，因此本方法综合考虑膜片的表面粗糙度的差异
、
受力水平的差异及，以满足多种应用工况下的数据需求，增加疲劳寿命数据的适用性；
[0025](3)、
本专利技术能够考虑多个物理场的耦合作用，更加契合分析对象应用实际环境：
[0026]与其它方法在疲劳分析中未考虑热及腐蚀性等不同的是，本方法在施加历史载荷的同时，考虑热力的影响，在试验得到材料基本参数后，完善模拟分析时膜片的真实约束
、
动载荷及热力作用等边界条件，避免了样件试验环境要素不足带来的试验误差，将热力等多个物理场的作用进行耦合，更加契合分析对象应用实际环境
。
附图说明
[0027]图1为本专利技术的测试方法示意图；
[0028]图2为本专利技术膜片拉伸样件的结构示意图；
[0029]图3为本专利技术弯曲疲劳试验样件的结构示意图；
[0030]图4为本专利技术拟合
SN
曲线的示意图；
[0031]图5为本专利技术膜片的示意图
。
[0032]图中：
[0033]10
‑
展壁部；
20
‑
圆弧部；
30
‑
定位孔
。
具体实施方式
[0034]为使本专利技术实现的技术手段
、
创作特征
、
达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种隔膜压缩机膜片疲劳寿命的测试方法，其特征在于：包括以下步骤
S101、
将膜片拉伸样件进行分组，进行拉伸疲劳试验，取有效数据均值计算
σ
b
值；
S102、
根据实际典型工况确定疲劳试验应力水平；
S103、
制作疲劳试验标准件；
S104、
确定疲劳试验分组；
S105、
根据疲劳试验数据拟合膜片材料的
SN
曲线；
S106、
将膜片材料的
SN
曲线作为边界条件输入到
CAE
中；
S107、
往
CAE
中输入膜片实际三维模型；
S108、
改变膜片约束
、
温度
、
历史载荷条件，通过求疲劳数值分析软件的解器进行求解，得出样件的寿命曲线；
S109、
出具包含寿命预测数据的疲劳分析报告
。2.
根据权利要求1所述的一种隔膜压缩机膜片疲劳寿命的测试方法，其特征在于：所述
S101
中，膜片样件包括展壁部
(10)
以及设置在所述展壁部
(10)
间的圆弧部
(20)
...

【专利技术属性】
技术研发人员：王郡疃，王菲，潘云龙，鹿浪，
申请(专利权)人：中鼎恒盛气体设备芜湖股份有限公司，
类型：发明
国别省市：