基于应变模态的振动筛横梁损伤诊断及疲劳剩余寿命预测研究.pdf

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1、第53卷第9期机械工程学报Vol.53No.92017年5月JOURNALOFMECHANICALENGINEERINGMay2017DOI：10.3901/JME.2017.09.101基于应变模态的振动筛横梁损伤诊断及疲劳剩余*寿命预测研究张则荣樊智敏王永岩(青岛科技大学机电工程学院青岛266061)摘要：基于模态理论对振动筛横梁进行了位移和应变模态分析，结果表明横梁损伤前、后同阶模态频率的相对偏差较小，位移模态振型亦无明显突变，而应变模态振型在横梁损伤后产生了突变峰值。据此构建了应变模态变化率作

2、为横梁损伤诊断指标，分析结果表明应变模态变化率随横梁损伤程度的增加而增大，然后用最小二乘法拟合了二者的对应关系。由横梁的损伤程度可确定横梁初始疲劳裂纹尺寸，进而可由Paris公式预测振动筛横梁的疲劳裂纹扩展剩余寿命。应变模态变化率作为损伤诊断指标具有敏感、可靠的优点，可以较好地确定横梁损伤位置和损伤程度。对振动筛横梁的裂纹扩展剩余寿命的预测，可为横梁的预报维修提供参考，以保证振动筛的安全可靠运行。关键词：振动筛横梁；应变模态；损伤诊断；裂纹扩展；剩余寿命中图分类号：TD452DamageIdentif

3、icationandFatigueResidualLifePredictionofVibratingScreenBeamBasedonStrainModalAnalysisZHANGZerongFANZhiminWANGYongyan(CollegeofElectromechanicalEngineering,QingdaoUniversityofScienceandTechnology,Qingdao266061)Abstract：Thedisplacementandstrainmodalanaly

4、sisofvibratingscreenbeamisstudied,theresultsshowthatthemodalfrequencyrelativedeviationbetweenintactanddamagedbeamisminor,thedisplacementmodeshapeshavenoobviousmutation,butthestrainmodeshapeshavemutationpeaksforthedamagedbeam.Thusadamageindicatorisdefine

5、dbyusingthestrainmodalvariableratiobeforeandafterdamage,thestrainmodalvariableratioincreaseswiththeincreaseofdamagedegree,thestrainmodalvariableratioisobtainedbytheleastsquaresfittingmethodofthestrainmodes.Theinitialfatiguecracksizeisdeterminedbydamaged

6、egreeofthebeam,thentheresiduallifeoffatiguecrackgrowthofthebeamispredictedbytheParisformula.Theanalysisresultsshowthatthestrainmodalvariableratioisasensitiveandreliabledamageindicatorforindicatingthedamagelocationanddamagedegree.Thepredictionofthecrackp

7、ropagationresiduallifecanprovidereferenceformaintenanceforecastofthevibratingscreenbeam,whichcanensuresafeandreliableoperationofthevibratingscreen.Keywords：vibratingscreenbeam；strainmode；damageidentification；crackpropagation；residuallife停工、停产。如果能在振动筛横梁的

8、疲劳裂纹尺寸*0前言达到临界值之前即进行裂纹损伤诊断及疲劳剩余寿命预测，无疑可在横梁断裂前采取应对措施，避免[4]大型振动筛是矿山、冶金、化工等行业中用作造成停产事故和重大经济损失。由于结构的损伤物料的筛分、分级、脱水、脱介的一种重要的振动必然会引起结构模态频率和振型等模态参数的改[1-3]机械。在工作过程中振动筛下横梁不仅要受到物变，因此振动模态分析是一种经济高效的结构无损料的冲击，还受到煤泥水和介质液体等的侵蚀，在检测技术。文献[5]指出模态参数损伤