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上海長(zhǎng)申泵業(yè)制造有限公司
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螺桿泵橡膠定子的裂紋與疲勞壽命的關(guān)系
2021-10-8 閱讀(606)
丁腈橡膠定子在不同工況條件下裂紋擴(kuò)展機(jī)理，并進(jìn)行了力學(xué)分析和 ANSYS 有限元仿真分析，發(fā)現(xiàn)了不同預(yù)制裂紋角度下丁腈橡膠的裂紋擴(kuò)展規(guī)律，最后對(duì)螺桿泵定子進(jìn)行裂紋分析和疲勞壽命預(yù)測(cè)，得出如下研究成果和結(jié)論。
1、對(duì)不同預(yù)制裂紋角度橡膠拉伸試樣進(jìn)行有限元分析發(fā)現(xiàn)，在拉伸過程中裂紋端形狀均由初始的端變成圓弧狀。不同預(yù)制裂紋角度丁腈橡膠試樣在單軸拉伸條件下裂紋的擴(kuò)展路徑初始沿著自身角度進(jìn)行一定距離的擴(kuò)展，隨后發(fā)生一定的偏轉(zhuǎn)，最后擴(kuò)展角度達(dá)到90°。隨著初始預(yù)制裂紋角度的增加，裂紋擴(kuò)展所需的時(shí)間逐漸減小。
2、隨著初始預(yù)制裂紋角度的增加，裂紋端的等效應(yīng)力值逐漸增加，在相同的摩擦載荷作用下大角度裂紋更易發(fā)生裂紋擴(kuò)展。在磨損過程中，裂紋擴(kuò)展路徑首先沿著初始預(yù)制裂紋角度的方向擴(kuò)展，到達(dá)穩(wěn)定擴(kuò)展階段裂紋擴(kuò)展路徑發(fā)生改變，沿著水平方向到達(dá)快速擴(kuò)展階段，最后偏轉(zhuǎn)一定的角度斷裂失效。隨著裂紋角度的增加，初始擴(kuò)展階段和穩(wěn)定擴(kuò)展階段所需的時(shí)間緩慢增加，而最后斷裂階段所需的時(shí)間急劇增大。
3、結(jié)合斷裂力學(xué)理論得到螺桿泵定子橡膠內(nèi)表面危險(xiǎn)單元的預(yù)測(cè)最小壽命為156天，低于螺桿泵的實(shí)際使用壽命。
