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大型隔膜泵曲轴三维裂纹起裂裕度有限元分析

大型隔膜泵曲轴三维裂纹起裂裕度有限元分析
大型隔膜泵(功率300kW - 2000kW)是固液两相介质输送的关键设备，主要用于大型石化、煤化工、冶金及建材等领域。该产品具有效率高、运行可靠和成本低等优点，有利于节约能源和环境保护，市场前景非常广阔。
大型隔膜泵曲轴承受着输送液体压力及往复和旋转质量惯性力引起的周期性变化的载荷，并受到输入转矩的作用而产生扭转振动。所以，曲轴的强度以及寿命分析是大型隔膜泵寿命的关键技术之一。曲轴过渡圆角处有严重的应力集中，其材料内部的的夹渣、气孔、加工中引起的刀痕等缺陷都是可以引起疲劳断裂2mm- mm，给出的拟合公式也难以应用。文献(5)对含裂纹柴油机曲轴进行应力强度因子计算，计算曲轴的应力及在不同裂纹深度下的应力强度因子，最后给出应力强度因子的拟合公式。Blackburn W S和Hellen T K161计算几种结构上裂纹的二维与三维应力强度因子。Patterson C1'〕论述有限元法在计算应力强度因子时的应用。Kong X M,Schluter N,Dahf WIlU提出三轴应力的影响并将之应用于断裂判据中。
Ukadgaonker V G,Awasare P J101考虑第I ,II应力张量不变量，提出新的断裂准则。但是大型隔膜泵曲轴属于低速、重载的曲轴，活塞推力在5x 10' N一1.2 x 106N范围，需要计算该类曲轴含有不同尺寸三维裂纹时的应力强度因子。

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