考虑疲劳寿命的筛箱结构优化

摘要

椭圆振动筛应用广泛，随着制造业的快速发展，对振动筛可靠性和适应性等要求越来越高。振动筛在循环载荷的作用下疲劳破坏是其主要的破坏形式。针对椭圆振动筛筛箱疲劳破坏问题，对振动筛筛箱进行了基于瞬态动力学分析的多轴疲劳寿命分析与优化方面的研究，建立了以质量与疲劳寿命为目标的优化模型，为产品开发、提高产品可靠性和降低成本提供有力支撑。论文的主要研究内容如下：　　(1)首先，建立了椭圆振动筛筛箱的三维模型与力学模型，得到了运动轨迹方程；在此基础上建立了筛箱有限元模型，并对筛箱进行了动态特性分析，针对瞬态动力学分析耗时长问题，建立了筛箱危险部位激振梁部件的子模型，分析表明，该子模型精度较高且分析时间降至整体分析的四分之一。　　(2)然后，研究了激振梁子模型各部分的多轴应力状态，分析了各种多轴疲劳分析方法与多轴模型，确定采用Wang-Brown多轴模型，建立了激振梁部件多轴分析模型，基于nCode对激振梁部件进行了多轴疲劳分析。　　(3)最后，建立了以激振梁部件质量最小与疲劳寿命最大为目标的多目标优化模型，针对动力学分析和疲劳寿命优化耗时长，优化目标质量、寿命和变量之间关系不明确的问题，采用基于子模型与近似模型相结合的方法，建立了激振梁部件多目标优化的流程，并分析了各变量对疲劳寿命与质量的重要性大小与交互响应；采用多目标粒子群算法对优化模型进行寻优，得到优化后疲劳寿命提高了61.95%且质量降低5.65%。

目录

声明

第1章 绪 论

1.1 研究背景

1.2 国内外研究现状

1.2.1 椭圆振动筛疲劳的研究现状

1.2.2 椭圆振动筛优化的研究现状

1.3 论文的研究内容及方法

1.3.1 论文的研究内容

1.3.2 论文的研究方法及技术路线

1.4 论文章节安排

第2章 椭圆振动筛的动力学分析

2.1 椭圆振动筛的结构

2.1.1 椭圆振动筛的三维模型

2.1.2 椭圆振动筛的工作原理

2.2 振动筛筛箱的模态分析

2.2.1筛箱有限元模型的建立

2.2.2 筛箱模态分析

2.3 振动筛筛箱的瞬态动力学分析

2.3.1筛箱瞬态动力学分析的设置

2.3.2筛箱瞬态动力学分析

2.4 激振梁部件子模型的建立

2.5 本章小结

第3章 振动筛激振梁部件的多轴疲劳性能分析

3.1 材料的单多轴循环应力应变特性

3.2 激振梁部件多轴疲劳预测方法的确定

3.3基于nCode的多轴疲劳寿命预测

3.3.1 激振梁部件疲劳模型构建

3.3.2 多轴循环计数法确定

3.3.3 疲劳损伤累积准则

3.3.4 激振梁部件的多轴疲劳寿命预测

3.4 本章小结

第4章 基于近似模型的激振梁部件多目标优化

4.1 激振梁部件优化的技术路线

4.2 激振梁部件参数化

4.3 试验设计

4.4设计变量的灵敏度分析

4.5 近似模型的确定

4.5.1 近似模型的类型

4.5.2 激振梁部件近似模型的检验

4.6激振梁部件的多目标优化

4.6.1 激振梁部件优化模型的建立

4.6.2 基于粒子群算法的优化模型求解

4.6.3 优化前后结果对比

4.7本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果

致谢