基于疲劳破坏试验的气缸寿命分析

发布时间：2017-04-21 11:14

  本文关键词：基于疲劳破坏试验的气缸寿命分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：气缸因其安全、低功耗、无污染、易于维护等特点广泛应用于各行各业，如制造业、电子IC及电器行业、航空工业等。近年来，国内外的气缸产品更是飞速发展，应用领域不断扩大。因此，提供安全、可靠的气缸显得尤为重要。本课题通过搭建气动试验平台，对气缸进行疲劳破坏试验，旨在探索气缸的失效模式及使用寿命。充分掌握气缸性能及失效模式，能够避免气缸设计时的过剩余度设计并为顾客提供满足强度和耐久性要求的产品，有效降低产品成本。 本文首先介绍了气动技术的发展现状及疲劳破坏的国内外研究现状，，探索了疲劳破坏的过程及机理。结合课题任务书，提出了气缸疲劳破坏试验方案。参考气缸试验ISO国际标准，总结出了气缸失效故障树并重点关注试验过程中气缸泄漏量、行程时间、始动压的变化情况。 接着介绍了气缸疲劳破坏试验平台的搭建，包括气动系统和电气控制系统的设计与实现。同时，介绍了气缸疲劳破坏试验的过程和几种试验数据的测试方法。根据获得的试验数据，分析了气缸泄漏量、行程时间、始动压的变化趋势及变化原因，提出气缸泄漏量超标为该试验气缸的主要失效模式之一。根据气缸失效样件，总结了气缸的几种疲劳破坏模式。 此外，获取了气缸试验过程中的压力、位移波形并根据实际情况对气缸运行状态进行建模仿真，将实际的压力、位移波形与仿真所得压力、位移波形进行了比较。试验与仿真曲线基本吻合，说明了试验环境与气缸运行状况良好。 最后，利用仿真软件分析了气缸活塞碰撞气缸端盖这一过程的气缸应力云图。在气缸安装脚座及螺栓处应力最大，该结果与试验收集到的失效样件相吻合。同时，结合仿真结果及失效样件，提出了几种提高气缸使用寿命的措施。
【关键词】：气缸 疲劳破坏试验 失效模式 寿命分析
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH138.51;TG115.57
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 课题背景10-12
• 1.2 国内外技术研究现状12-14
• 1.3 课题研究的目的和内容14-15
• 1.3.1 课题研究目的14
• 1.3.2 课题研究内容14-15
• 1.4 本章小结15-16
• 第二章 疲劳破坏试验理论与试验方案16-31
• 2.1 疲劳破坏理论16-22
• 2.1.1 疲劳破坏过程16-18
• 2.1.2 疲劳寿命预测18-22
• 2.2 气缸疲劳破坏试验22-27
• 2.2.1 疲劳破坏试验的目的和分类22-24
• 2.2.2 气缸疲劳失效判别24-25
• 2.2.3 气缸故障树分析25-27
• 2.3 疲劳破坏试验方案27-30
• 2.3.1 试验气缸27-29
• 2.3.2 试验条件29-30
• 2.4 本章小结30-31
• 第三章 气缸疲劳破坏试验平台搭建31-51
• 3.1 气动系统设计与实现31-39
• 3.1.1 气动系统回路31-33
• 3.1.2 主要气动元件选择33-39
• 3.2 试验台架的设计与实现39-41
• 3.3 电气控制系统设计与实现41-49
• 3.3.1 电气控制系统方案设计41
• 3.3.2 主要电气元件选择41-46
• 3.3.3 电气图设计与搭建46-49
• 3.4 试验平台搭建与调试49-50
• 3.5 本章小结50-51
• 第四章 气缸疲劳破坏试验与数据采集51-64
• 4.1 气缸疲劳破坏试验过程51-52
• 4.2 气缸性能测试52-56
• 4.2.1 气缸泄漏量测试52-53
• 4.2.2 气缸行程时间测试53-55
• 4.2.3 气缸始动压测试55-56
• 4.3 试验气缸压力与位移波形采集56-60
• 4.4 试验气缸压力与位移波形仿真60-63
• 4.5 本章小结63-64
• 第五章 气缸疲劳破坏失效模式与寿命分析64-75
• 5.1 气缸疲劳破坏失效模式64-71
• 5.1.1 气缓冲装置失效64-65
• 5.1.2 泄漏量超标失效65-69
• 5.1.3 脚座断裂失效69-70
• 5.1.4 拉杆脱落失效70-71
• 5.2 气缸寿命分析及寿命改进措施71-74
• 5.2.1 气缸冲击过程受力仿真71-73
• 5.2.2 气缸寿命改进措施73-74
• 5.3 本章小结74-75
• 第六章 总结与展望75-77
• 6.1 课题总结75-76
• 6.2 未来工作展望76-77
• 致谢77-78
• 参考文献78-81
• 攻读硕士期间取得的研究成果81-82

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 易成,沈世钊;疲劳裂纹扩展理论及其在混凝土疲劳性能研究中的应用[J];哈尔滨建筑大学学报;2000年05期

2 穆朋刚;万小朋;赵美英;;一种可用于复合材料的S-N曲线模型[J];机械科学与技术;2010年12期

3 高镇同，熊峻江;疲劳／断裂可靠性研究现状与展望[J];机械强度;1995年03期

4 杨天兴;;气动技术的发展现状及其应用前景[J];煤;2011年04期

5 韩振江;;气缸的使用与维护[J];煤矿机械;2010年05期

6 聂宏,常龙;基于局部应力应变法估算高周疲劳寿命[J];南京航空航天大学学报;2000年01期

7 马人天;杨平;蒋丹;廖理;;基于ANSYS的气缸疲劳寿命分析(英文)[J];机床与液压;2012年19期

8 倪向贵;李新亮;王秀喜;;疲劳裂纹扩展规律Paris公式的一般修正及应用[J];压力容器;2006年12期

9 陈娟;王占林;王少萍;;气缸恒定应力加速寿命试验方法的研究[J];仪器仪表学报;2006年S1期

10 赵彤;气动技术的发展及在新领域中的应用[J];液压气动与密封;2004年02期

中国博士学位论文全文数据库 前3条

1 赵卫;气动元件流量特性参数辨识新方法研究[D];上海交通大学;2011年

2 雷冬;疲劳寿命预测若干方法的研究[D];中国科学技术大学;2006年

3 王旭亮;不确定性疲劳寿命预测方法研究[D];南京航空航天大学;2009年

  本文关键词：基于疲劳破坏试验的气缸寿命分析，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：320221