русский

русский

banner
Штамм модального анализа и усталость остаточного предсказания жизни виброрейки экран
Mar 16, 2020

1. Введение

Большие вибрационный грохот широко используется для грохочения, классификации и обезвоживания в горнодобывающей промышленности, металлургии и химической промышленности [1-3]. В процессе работы луч вибрационного грохота зависит от частиц ржавчины и шлама воды, которые приводят к усталостному разрушению балки и приостановил производство [4]. Если усталостная трещина луча диагностируется и усталость остаточного ресурса балки по прогнозам, производственного травматизма и экономических потерь можно было бы избежать. Штамм модальные параметры более чувствительны к усталостной трещины, чем смещение модальных параметров [5], так напрягаться модальный анализ используется для выявления повреждений на виброрейки экране. Adewuyi и Ву используются модальные макро-деформированного методов гибкость для локализации повреждений в изгибаемых конструкций [6]. Он соавт. предложен метод, который требует низкочастотного режима и не требует массового нормализации параметров, что делает метод пригодным для неразрушающего динамического обнаружения повреждения структур при возбуждении окружающей среды [7]. Тя и Buyukozturk использовать модальные энергии деформации в качестве индекса повреждения в мониторинг состояния конструкции и предлагаемой гибридной многокритериальной оптимизации алгоритмов для обнаружения мелких повреждений в различных трехмерных стальных конструкций [8]. В этом исследовании, мы построили чувствительной и надежный показатель состояния виброрейки экран на основе штамма модального анализа, который может предсказать поврежден степени и локализации пучка. Затем по длине усталостная трещина, усталостная трещина распространения остаточного ресурса предполагаемого Парижского закона.

2. Теория идентификация повреждений на основе штамма модального анализа

Вибрируя экран имеет несколько степеней свободы системы, бесплатного уравнение колебаний: (1)

где М , С и К масса, демпфирование и жесткость матрицы, соответственно [9].

От Экв. (1) мы можем сделать:

(2)

где Wi-это ݅I-ой модальной частоты, является ݅ - й формы колебаний. По данным конечных элементов теории, отношения между процедите режим формы формы и режим перемещения это:

(3)

(4)

где D-линейный дифференциальный оператор, П матрицы функция смещения, А численное матрицы, координата матрицы преобразования [10].

Заменить Экв. (3) в ЭИ. (2), мы можем получить:

(5)

По Сравнению Экв. (2) и EQ. (5), режим перемещения, соответствующий режим деформации и оба имеют те же модальные частоты, модальные модальные массы и жесткости. Когда структура вибрируя экрана создает усталостной трещины, ее жесткость, частота и форма колебаний отличается от интактной структуры, которая:

(6)

Соответственно, напряжение модальных параметров изменяется:

(7)

Расположение повреждения и степени повреждения может быть предсказано изменение модальной жесткости теоретически, модальной частоты или режим формы. На самом деле, усталость, поломки в основном приводят к локальной жесткости разнообразны, поэтому изменение модальных частот и режим перемещения фигуры маленькие, а изменение напряжения формы колебаний большой [11, 12]. В целях повышения эффективности и надежности усталостных повреждений в результате диагностики, мы рекомендуем коэффициента деформации модальные изменения (СР) как показатель повреждения:

(8)

где ݉ является эффективным заказы режиме.

3. Перемещение и деформация модальный анализ виброрейки экран

В этой статье мы выбираем 27 м2 большой линейный вибрируя экран в качестве объекта исследования, его конечно-элементная модель показана на рис. 1. Луч вибросито структура трубчатого пучка, его внутренний диаметр-300 мм, Внешний диаметр-320 мм, толщина-10 мм и длина луча составляет 3 600 мм. Материал балка 20 сталь углерода, его модуль упругости составляет 213 гПа, плотность составляет 7,8×103 кг/м3 , коэффициент Пуассона составляет 0,28. Потому что луч-это тонкостенная конструкция, пробка, элемент SHELL181 оболочка с шестью степенями свободы и 4 узлов более подходит, чем балочный элемент для конечных элементов модального анализа [13].

Расположение усталостной трещины на балке часто создают на середине и четверти пучка, поэтому места условной усталостной трещины предполагаются в середине и четверти № 4 от луча в модели МКЭ. Усталостной трещины предполагается перфорация поперечной трещиной с шириной 1 мм, как показано на рис. 2 [14, 15].


Луч вибрируя экран имеет трубчатое строение, поэтому усталостной трещины является тип трещины оболочки. Критическая длина трещины пучка может быть вычислена по уравнению. (9):

(9)

где это трещиностойкости, F является геометрическим фактором, максимальная циклических напряжений [16, 17]. Поскольку материал балки 20 углеродистая сталь, = 104 МПа·М1/2, ݂ф= 1.5, = 60 МПа. критическая длина трещины ܽ равна 425 мм. Для того, чтобы проанализировать взаимосвязь между соотношением напряжения модальных меняться и усталость остаточного ресурса пучка, смещение и деформация модальных параметров были рассчитаны по 10 % до 90 % от критического размера трещины, соответственно (т. е. луч усталостного повреждения степени). Луч был в зацеплении с элемента SHELL181, который 12950 узлов и элементов 12884. Блочным методом Ланцоша был использован для извлечения модальных параметров, первые пять модальных частот интактной и поврежденной балки показаны в Табл. 1, относительные отклонения . Модальные частоты поврежденного уменьшить пучка по сравнению с интактными луча, как показано в Таблице 1. Причина усталостной трещины вызвало уменьшение жесткости за поврежденный луч, но масса остается прежней по сравнению с интактными луча, по экв. (2), модальной частоты должны быть уменьшены. Максимальное относительное отклонение модальная частота составляет 4.06 % до и после повреждения. В качестве модальных частот, очевидно, не изменится до и после повреждения, используя модальные частоты как показатель обнаружения повреждения не эффективно и сложно судить о месте повреждения.

Смещения и деформации модальных параметров конечно-элементной модели были рассчитаны, первого порядка формы водоизмещающем режиме показана на рис. 3(а), деформации форм колебаний показаны на рис. 3(Б), когда луч повреждено 60 процентов. Максимальная амплитуда модальное напряжение создает на полпути вдоль направления длины пучка из-за усталости существования трещины.

С Рис. 3-это контурное изображение, что неудобно для количественной оценки деформации модальные курс меняется, поэтому мы выбрали образующей вдоль направления длины балки и проанализированы напрягают модальные тенденция изменения по длине балки. Когда луч степень усталостного повреждения составляет 30%, первые 3 формы колебаний показаны на рис. 4. Рис. 4(а) форма водоизмещающем режиме, которая не видна мутация, когда луч генерировать усталостной трещины, рис. 4(Б) режим деформации формы, которая имеет пики мутации в четверть и середину пучка из-за усталостной трещины. Рис. 4 показано, что штамм модал параметры более чувствительны к поломке, чем смещение модальных параметров. Таким образом, по экв. (8) мы выбираем коэффициент деформации модальные изменения ( ܵ ܴ ) как показатель ущерба, который является чувствительным и эффективным.

Сравнение режима деформации формы с различной степенью повреждения показана на рис. 5, режим деформации формы генерировать пик мутации на поврежденное место. Амплитуды пика мутации увеличивают степень повреждений увеличивается на четверть и середина луча. Причина со степенью повреждения увеличение длины усталостной трещины расширяют, что приводит к жесткости уменьшить состав на поврежденное место. Штамм режимное изменение коэффициентов с различной степенью повреждения показаны на рис. 6, в том числе первых 3-х режимов деформации и наименьших квадратов, сторона значения. С повреждением увеличения степени деформации коэффициентов модального изменения возрастают с аналогичной тенденцией среди режимов деформации. Когда степень повреждения составляет менее 60 %, напряжение модальный коэффициент увеличится с медленного устойчивого роста, но после того, как степень ущерба составляет более 60 %, напряжение модальный коэффициент увеличения быстрое распространение трещин. Взаимосвязь между степенью повреждения и деформации коэффициент модального изменения могут быть установлены с помощью метода наименьших квадратов, как показано в уравнении. (10):

(10)


4. Усталость остаточного ресурса виброрейки экран

Жизни усталость виброрейки экрана включает инициирования трещины Трещины жизни и жизни животных. Когда коэффициент интенсивности напряжений больше, чем усталостных трещин порог трещина рост в стабильной фазе, отношения между трещин ставка и -диапазон коэффициента Δ можно описать Париж закон:

(11)

где ܽA-длина трещины, ܰН - число циклов нагружения, с , м-материальная постоянная, c=2.11*10 -11 , м=2.48:

(12)

Заменить Экв. (12) в экв. (11) и Интеграл усталостных трещин остаточный ресурс Н Ф можно сделать вывод:

(13)

где с критическая длина трещины, Ноль это начальная длина трещины, ݂F является геометрическим фактором, напряжение амплитуды [18]. Взаимосвязь между начальной длины трещины и логарифмической усталость остаточного ресурса представлена на рис. 7, с увеличением начальной длины трещины, трещин остаточного ресурса снизилась. Когда начальная длина трещины составляет менее 50 % от критической длины трещины, трещин остаточный ресурс быстро снижается. Таким образом, на основе штамма модального анализа, связь между штаммом коэффициент модального изменения и степень повреждения может быть выражена уравнением. (10), начальная длина трещины эквивалентно степень повреждения, то от усталости, трещин остаточного ресурса может быть рассчитана по уравнению. (13).


5. Выводы

Перемещения и деформации модальный анализ поврежденного пучка были проведены, результаты показывают, что модальные отклонения частоты от поврежденного пучка малы по сравнению с интактными луч, режим перемещения фигуры имеют никаких очевидных изменений точно так же, но режим деформации формы пики мутации на поврежденное место. Из модального анализа результатов мы обнаружили, что прием коэффициент деформации модальное изменение как индекса повреждения имеет преимущества Высокая чувствительность и хорошая надежность. Коэффициент деформации режимное изменение может быть рассчитано в зависимости от степени повреждения луч, затем усталость трещин остаточного ресурса может быть рассчитана по парижским закон, согласно начальная длина трещины.


Ссылки

[1] В. П. Клири, Синнотт Д. М., Моррисон Р. Д. разделение производительности двухэтажных грохоты типа "банан" – Часть 1: потока и сепарации для разных ускорений. Полезных Ископаемых, Машиностроения, Вып. 22 2009,, С. 1218-1229.

[2] Янтек Д. С., Камарго Х. Р. структурные вибрации как источник шума на виброгрохотах. АСМЭ Международный конгресс машиностроения и выставка, 2009 г., С. 213-222.

[3] Л. Л. Чжао, Лю С. С., Д. Х. Ян виртуальный эксперимент показывает одним движением частиц в линейно вибросито палубе. Горной науки и техники, вып. 20, выпуск 2, 2010, с. 276-280.

[4] Пэн Л. П., Лю С. С., Б. песня C., и соавт. Совершенствование проектирования балочных конструкций в большие вибрационные экран с учетом изгиба и случайных колебаний. Журнал Центральной Южной университета, вып. 22, Выпуск 9, 2015, стр. 3380-3388.

[5] ям Л. Н., т. Люн П., Б. Д. Ли, и соавт. Теоретическое и экспериментальное исследование модального анализа процедить. Журнал звука и вибрации, объем. 191, выпуск 2, 1996, стр. 251-260.

[6] А. П. Adewuyi, Ву З. С. модальные макро-деформированного методов гибкость для локализации повреждения на изгиб структуры, используя длинный-датчик датчики ВБР. Структурный контроль и мониторинг здоровья, т. 18, выпуск 3, 2011, стр. 341-360.

[7] он Л. И., лиан Дж., М. Б. интеллектуальный ущерб метода идентификации для больших структур на основе штамм модальных параметров. Журнал контроля вибрации и управления, том. 20, выпуск 12, 2013, стр. 1783-1795.

[8] Ю. Ю. Ча, Buyukozturk О. структурные повреждения, обнаружения, используя модальные энергии деформации и гибрид многокритериальной оптимизации. Автоматизированное гражданского и инженерная инфраструктура, том. 30, Выпуск 5, 2015, стр. 347-358.

[9] Ван Е. Ю., Чжан З. Р. похожие экспериментальные исследования испытания модели и прототипа вибросито. Вестник машиностроения, вып. 47, выпуск 5, 2011, стр. 101-105.

[10] ну краничу Т. Я. Slavič, Boltežar М. сравнение процедить и классического экспериментального модального анализа. Журнал контроля вибрации и управления, том. 22, 2016, с. 371-381.

[11] Б. Д. Ли, Чжан Ю. Р., Ло Дж. с использованием метода модального анализа при анализе динамической деформации/поля напряжений. Журнал вибрации и ударов, объем. 4, 1992, стр. 15-22.

[12] ли Ю. Ю., Ченг л., батат Л. Х., и соавт. Определение места повреждения для пластинчатых конструкций с использованием чувствительный урон показатели: напряжение модальный подход. Компьютеры и сооружений, вып. 80, выпуск 25 2002,, С. 1881-1894.

[13] С. инновационные структурные решения Baragetti для тяжелонагруженных виброгрохотов. Полезных Ископаемых, Машиностроение, Вып. 84, 2015, стр. 15-26.

[14] вентилятор Ж. Л., Гуо Х. Л. численное моделирование упругопластического поведения роста усталостных трещин. Журнал машиностроения, вып. 51, выпуск 10 2015, с. 33-40.

[15] ню Ж., З. Х. Чжун, Чу Ф. П. метод идентификации повреждений в балочных мостов на основе метода конечных элементов модель обновления и модальные энергии деформации. Наука Китай Технологических Наук, Вып. 58, Вопрос 4, 2015, стр. 701-711. [16] л. Чэнь, Цай Л. Х. исследование роста трещины усталости поведения материалов с учетом усталости повреждения у вершины трещины. Вестник машиностроения, вып. 48, выпуск 20, 2012, стр. 51-56.

[17] Бай Х., Се Л. Я. устойчивые случайные нагрузки метод прогнозирования усталостного роста трещины жизни. Аста Аэронаутика Эт Astronautica Синица, том. 35, выпуск 9, 2014, стр. 2500-2505.

[18] Цербстская У., Vormwald М., Pippan р., и соавт. Об усталостных трещин порог металлов в качестве критерия дизайн – обзор. Инженерной Механики Разрушения, Т. 153, 2016, с. 190-243.

    теги :

стандартный или нестандартный сыпучий материал
что лучше для вашего проекта?

позвоните нам :

+86 18601767509
оставить сообщение
Если вы заинтересованы в наших продуктах и ​​хотите узнать более подробную информацию, пожалуйста, оставьте сообщение здесь, и мы ответим вам, как только сможем.
Авторские права © 2021 Anhui VRV industrial technology co.,ltd..все права защищены. питаться от dyyseo.com /
сеть ipv6 поддерживаетсясеть ipv6 поддерживается
оставить сообщение
VRV
Если вы заинтересованы в наших продуктах и ​​хотите узнать более подробную информацию, пожалуйста, оставьте сообщение здесь, и мы ответим вам, как только сможем.

Главная

продукты

около

контакт