浅析力学理论的单体液压支柱寿命阈值预测

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1、2015年9月机床与液压Sep.2015第43卷第17期MACHINETOOL3HYDRAULICSYol.43No.17DOI:10?969/j.in.1001-3881.2015.17.053基于力学理论的单体液压支柱寿命阈值预测陆兴华，姜涛，宋道柱，秦斯成(徐州工程学院，江苏徐州221018)摘要：介绍基于损伤力学和断裂力学结合的寿命预测模型，并应用于单体液压支柱的寿命预测。根据损伤力学基本连续损伤模型，将断裂力学帕里斯修正公式中应力替换，得到新的寿命预测模型。分析单体液压支柱恒阻工作的力学特性，根据强度舰和压杆稳定理论计算支柱受力极限理论值。建模优化模型

2、，寻找最优材料损伤因子和应力幅，为寿命预测提供阈值。模型对支柱的损伤和预测具有积极意义。关键词：单体液压支柱；寿命预测；疲劳损伤；基本力学理论；优化模型中图分类号：TH122文献标志码！A文章编号！1001-3881(2015)17-213-4LifePredictionofThresholdValueofSingleHydraulicPropBasedonMechanicsTheoryLUXinghua，JIANGTao，SONGDaozhu，QINSicheng(XuzhouInstituteofTechnology，XuzhouJiangsu221018，

3、China)Abstract：Thelifepredictionmodelbasedondamagemechanicsandfracturemechanicsintegrationisintroduced，whichappliedtolifepredictionofasinglehydraulicprop.Accordingtothebasiccontinuumdamagemechanicsfracturemechanicswasreplacedtogetanewlifepredictionmodel.Byanalyzingmechanicalpropertie

4、sofsinglehydraulicinconstantresistancestate，thetheoreticalvalueofbucklingforcelimitsonpillarswascalculatedbasedonthetheoriesofstrengthandpressingoftliepilars.Bymodelingoptimizationmodel，theoptimalmaterialdamagefactorandstressamplitudewerefound，whichprovidedathreslioldvalueforthelifep

5、rediction.ThemodelhaspositivesignificanceforthedamageKeywords：Singlehydraulicprop；Lifeprediction；Fatiguedamage;Basicmechanicstheory;Optimizationmodel〇前言时的特性分析起重要作用。单体液压支柱是矿井下重要的支护装置，因其采1.1基本损伤力学用液压力提供支撑支承力，其适应性较强。单体液压损伤力学基本假设为损伤过程中材料的弹性和各支柱具有体积小、成本低、维修方便等优点[1]。但由向同性。疲劳失效过程伴随着热量的产生与流动

6、，该于安装在矿井下，安装数量多，支柱的损伤情况难以过程中，材料介质和塑性应变具有单向不可逆性，即测量，稳定性不易控制。所以对支柱的使用寿命预测金属的失效过程可看做是不可逆的热力学过程。在加与运行状态评价是保持支柱功能与矿井安全的关键。人载荷作用下，金属内部损伤是连续分布的，可用损机械设备的寿命预测发展较为成熟。目前研究的伤变量表示该过程引起的结构性能等因素。损伤力学理论方向有基于力学理论、概率统计理论、人工智能中，损伤变量的确定最为重要，其应方便测量。损伤理论以及信息新技术等方法。其中基于力学的寿命预变量可以为标量、矢量或者张量，通常情况下取标测是最早发展起来的

7、，也是目前最为常用的方法[2]。量[8]，在等幅应变疲劳的情况下，基础的连续损伤模力学理论主要是根据应力[3]、应变、累计疲劳损伤理型为：论[4]、断裂力学与疲劳裂纹扩展、能量[5_6]等。文中ActK=1----主要应用损伤力学基相论分析材料的损伤特性，并A.讨论支柱工作时的力学特征，结合断裂力学，结合有式中：A.是金属无损伤时应力差；At是疲劳损伤限元分析[7]实现支柱寿命的预测。过程中不断变化的应力差。裂纹的扩展过程可以基于1基本力学理论不同的疲劳裂纹公式，裂纹扩展速率是用来描述疲劳文中主要介绍损伤力学理论和断裂力学理论，而载荷作用下疲劳裂纹长度随载荷的循

8、环时间的变化两者结合将会