印刷机滚筒疲劳强度分析和寿命估算研究

摘要

应用大型的生产线替代传统的单机生产机械已成为当今国内外纸箱生产行业发展的一大趋势。纸箱生产线的优势在于效率高、自动化程度高、功能多，劣势在于依赖产线上每个功能部件的发挥，往往一个部件的受损就会导致整个生产线的停线。印刷滚筒作为印刷机上的核心部件，当工作速度高于100转/分时，其失效形式多为疲劳断裂。因此，印刷滚筒的疲劳强度和寿命估算的研究越来越受到工程技术人员的关注。 本文立足于工程实际，在广东省粤港招标项目“数字化高速高性能纸箱印刷开槽模切成套设备的研发及产业化”的支持下，针对纸箱印刷机滚筒上的穿透性裂纹进行了深入的研究，并对滚筒进行了强度分析和寿命估算。文章总结了前人提出的裂纹扩展准则，发现这些裂纹扩展准则在分析韧性材料的裂纹扩展情况时，没有考虑到材料的某些塑性性质（如屈服强度等），因此是不准确的。基于此，提出了基于塑性区向径应变能的裂纹扩展准则，该准则认为裂纹起始扩展总是沿着向径应变能最小的方向。运用机器视觉的原理对滚筒检测，得到一个典型的裂纹包括长度、倾角和所处位置等参数，对滚筒力学分析，获得滚筒裂纹处应力状态。基于塑性区向径应变能的裂纹扩展准则判断该裂纹的扩展情况，并且采用基于裂纹的疲劳寿命分析方法，计算该滚筒的寿命，为滚筒合理的设计与维护提供了理论依据。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1课题的背景及国内外发展现状

1.2课题的来源及意义

1.3课题研究内容

第二章穿透性裂纹扩展机理与判断准则的研究

2.1断裂力学概论

2.1.1断裂韧性与应力强度因子

2.1.2裂尖塑性区

2.1.3裂纹扩展的三种类型

2.2复合裂纹扩展准则

2.2.1最大周向力准则((σθ)max判据)

2.2.2能量释放率理论(G准则)

2.2.3最小应变能准则(S准则)

2.2.4等(-w)线上的最大正应力的理论

2.3塑性区径向应变能裂纹扩展准则(D准则)

2.3.1裂纹顶端区域的弹塑性分析

2.3.2裂纹塑性区径向应变能及临界扩展本征区

2.3.3计算及比较

2.3.4算例

2.4小结

第三章基于机器视觉的印刷机滚筒裂纹检测

3.1图像目标检测理论

3.2基于机器视觉的目标检测系统

3.3印刷滚筒裂纹的检测

3.4小结

第四章滚筒强度分析和疲劳寿命估算方法的研究

4.1滚筒受力分析

4.1.1印刷滚筒结构特点

4.1.2滚筒强度分析

4.2滚筒强度分析

4.2.1裂纹扩展模型

4.2.2临界径向应变能和扩展角

4.3滚筒疲劳裂纹扩展寿命

4.3.1疲劳裂纹扩展控制参量

4.3.2疲劳裂纹扩展速率

4.3.3疲劳裂纹扩展速率参数(C，m)的确定

4.3.4疲劳裂纹扩展寿命基本方程

4.3.5滚筒疲劳裂纹扩展寿命计算

4.4小结

结论和展望

参考文献

攻读学位期间发表的论文

致 谢

附录