1. Giriş

Büyük titreşimli elek yaygın olarak tarama, sınıflandırma ve madencilik, [1-3] Metalurji ve kimya endüstrileri susuzlaştırma için kullanılır. Çalışma sürecinde titreşimli ekranın ışın parçacıkları tarafından etkilenen ve kiriş ve [4] asma üretim yorulma kırılmasına neden olan balçık Su tarafından aşınmış. Eğer kiriş yorulma çatlağı teşhis edilir ve kiriş yorulma kalan ömrünü tahmin ise, üretim kazalar ve ekonomik kayıplar önlenebilir. Kalıcı gerilme parametreleri [5] deplasman kalıcı parametrelere göre çatlaklar yorgunluk, hasar tespiti için titreşimli ekran ışını kullanılır kalıcı analiz gerginlik daha duyarlıdır. Adewuyi ve Wu [6] eğilme yapılarda hasar yerelleştirme için esneklik yöntemleri zorlanma kalıcı makro kullanılır. Al et etti. düşük frekans modları gerektirir ve parametrelerin kütle normalleştirme gerektirir, böylece [7] ortam uyarma altında büyük yapıların zararsız dinamik hasar tespiti için bu yöntem uygun hale olmayan bir yöntem önerdi. Yapısal sağlık izleme ve önerilen hibrid çok zarar görmüş bir dizin amaçlı optimizasyon [8] çeşitli üç boyutlu çelik yapılarda küçük hasarlar tespit algoritmaları Cha ve Buyukozturk kalıcı şekil değiştirme enerjisi kullanılır. Bu çalışmada, kiriş hasar ölçüde ve yerini tahmin edebilen kalıcı gerilme analizi, temel titreşimli ekran ışını hassas ve güvenilir hasar indeksi yaptık. Sonra yorgunluk çatlak uzunluğuna göre, yorulma çatlak ilerlemesi artık hayat Paris Kanunu tarafından tahmin edilmektedir.

2. Hasar tespiti teorisi kalıcı gerilme analizine dayalı

Titreşimli ekran özgürlük sisteminin birden çok derece, serbest titreşim denklemi: (1)

nerede M , C ve K kitleleri, sönüm ve katılık matrisleri, sırasıyla [9] vardır.

Eq Dan. (1) alabiliriz:

(2)

wi th kalıcı frekans ı-݅bulunduğu, mod şekli inci ݅var. Sonlu elemanlar teorisi, gerilme modu şekil arasındaki ilişkiyi göre ve yer değiştirme modu şekil şöyledir:

(3)

(4)

D lineer diferansiyel operatör nerede, P deplasman fonksiyonu matris, Bir sayısal matris, [10] dönüşüm matrisi koordinat.

Yerine Eq. Eq (3). (2), alabiliriz:

(5)

Eq Göre. (2) ve Eq. (5), yer değiştirme modunu gerginlik moduna karşılık gelen ve her ikisi de aynı kalıcı frekans, kalıcı kitle ve kalıcı sertlik var. Titreşimli ekran yapısı yorulma çatlak oluştururken, sertlik, frekans ve mod şekline olan sağlam yapısı farklıdır:

(6)

Buna göre, kalıcı gerilme parametreleri çeşitlidir:

(7)

Hasar yeri ve hasar ölçüde kalıcı sertlik, teorik olarak kalıcı frekans veya mod şekil değişimi tahmin edilebilir. Aslında, çeşitli yerel sertliği için esas yol yorgunluğu çatlak hasar, bu kadar gerilme modu şekil değişimi [11, 12] büyük ise kalıcı frekansları ve yer değiştirme modu şekil değişimi küçüktür. Yorgunluk hasar teşhisi sonucu etkinliğini ve güvenilirliğini artırmak amacıyla, hasar Endeksi (SR) yük kalıcı değişim oranı öneriyoruz:

(8)

nerede ݉ etkili mod emirleri var.

3. Titreşimli ekran kirişin yer değiştirme ve gerilme analizi kalıcı

Bu yazıda, araştırma nesnesi olarak 27 m2 geniş doğrusal titreşimli ekranı seçin biz, Sonlu Eleman modeli Şekil 2'de gösterilmiştir. 1. Titreşimli ekranın ışın boru ışın yapısı, iç çapı 300 mm, dış çapı 10 mm ve kiriş uzunluğu 3 600 mm olduğunu kalınlığı 320 mm, olduğunu. Kirişin malzeme 20 karbon çeliği, elastik modül ile 213 GPa, yoğunluğu 103 kg/m3 , Poisson oranı 0.28 olduğunu 7.8×. Işın ince olduğu için-özgürlük altı derece ve 4 düğümlerle SHELL181 tüp yapısı, kabuk eleman duvarlı [13] sonlu elemanlar kalıcı analiz için kiriş eleman daha uygundur.

Kiriş yorulma çatlak yerleri genellikle kirişin orta ve Son çeyrekte oluşturmak, böylece simüle yorgunluk çatlak yerleri FEM modeli No. 4 kirişin orta ve Son çeyrekte kabul edilir. Yorulma çatlağı olarak Şekil 1 mm genişliğinde enine delikli bir çatlak kabul edilir. 2 [14, 15].

Titreşimli ekranın ışını tüp yapısı, yani yorgunluk çatlak çatlak kabuk türüdür. Kirişin kritik çatlak uzunluğu Eq ile hesaplanabilir. (9):

(9)

nerede kırılma tokluğu f geometrik faktör, [16, 17] en fazla döngüsel stres. 20 karbon çelik kiriş malzeme olduğundan, 104 MPa·m1/2, ݂f = 1.5= = 60 MPa. kritik çatlak uzunluğu ܽ 425 mm eşittir. Gerginlik kalıcı değişim oranı ve kirişin yorgunluk artık hayat arasındaki ilişkiyi analiz edebilmek için, yer değiştirme ve şekil değiştirme, kalıcı parametreler kritik çatlak boyutunun %10 - %90, sırasıyla (yani, ışın yorgunluk hasar derecesi) göre hesaplandı. Işın 12950 düğümleri ve 12884 unsurları olan SHELL181 element ile Fileli oldu. Blok Yatmaktadır yöntemi kalıcı parametreleri ayıklamak için kullanılan, sağlam ve hasarlı kirişin ilk beş kalıcı frekansları Tablo 1), bağıl sapma . Hasarlı kiriş düşüş kalıcı frekansları Tablo 1'de görüldüğü gibi sağlam ışını göre. Nedeni yorgunluk çatlak hasarlı kiriş için sertlik azalması nedeniyle ancak kitle sağlam ışını göre aynı kalır, Eq göre. (2), kalıcı frekans değerleri azaltılmalıdır. Kalıcı frekansı maksimum bağıl sapma hasar öncesi ve sonrası 3 % ' dir. Kalıcı hasar frekansları belli ki önce ve sonra değişikliği, hasar tespiti, dizin olarak frekans kullanarak kalıcı olarak sabit hasar konumunu yargılamak için etkili değildir.

Sonlu elemanlar modelinin deplasman ve gerilme kalıcı parametreleri hesaplandı, deplasman mod şekli birinci dereceden Şek. (A) 3, zorlanma mod şekli Şekil 2'de gösterilmiştir. Işın yüzde 60 zarar(b) 3. Kalıcı gerilme maksimum genlik kiriş uzunluğu yönde orta noktada yorulma çatlak varlık nedeni oluşturur.

İncir Beri. 3 uygunsuz gerginlik kalıcı değişim oranını ölçmek için, böylece kiriş uzunluğu yönünde birlikte generatrix seçtik ve kiriş uzunluğu boyunca gerginlik kalıcı değişim eğilimleri analiz eden kontur arsa. Işın yorgunluk hasar derecesi yüzde 30 olduğunda, ilk 3 mod şekilleri Şekil 6'da görülmektedir. 4. Fig. 4(a) kiriş yorulma çatlak, Şekil oluşturduğunuzda görünür mutasyon olmayan deplasman mod şekli vardır. (B) 4 ışın çeyrek ve yarı noktasında yorulma çatlak nedeniyle mutasyon zirveleri olan gerginlik mod şekilleri vardır. Fig. Kalıcı parametreleri zorlayan 4 gösterir deplasman kalıcı parametreleri daha çatlak hasara daha duyarlıdır. Böylece, Eq göre. (8), hassas ve etkili bir hasar Endeksi (ܴܵ) zorlanma kalıcı değişim oranı seçiyoruz.

Farklı hasar derecesi ile gerginlik mod şekillerinin karşılaştırılması Şekil 2'de gösterilmiştir. 5, gerginlik mod şekilleri bozuk konumda mutasyon tepe oluşturur. Kiriş Mahallesi ve orta noktada artan hasar derecesi ile mutasyon tepe artış genlik. Nedeni hasarlı konumda yapısı düşüşün sertliği yol yorgunluğu çatlak uzatmak, artan hasar derecesi ile. Yük değişim kalıcı farklı hasar derecesi ile oranları Şekil 6'da görülmektedir. 6, ilk 3 gerilme modları ve değerleri uydurma en küçük kareler dahil. Hasar derecesi arttıkça, gerilme, kalıcı değişim oranları şekil değiştirme modları arasında benzer eğilim artar. Hasar derecesi yavaş istikrarlı bir büyüme ile %60 daha az, kalıcı gerilme oranı artış olduğunda, ama hasar derecesi sonra çatlak yayılması ile hızla %60'dan fazla, kalıcı gerilme oranı artacak. Hasar derecesi ve gerilme kalıcı değişim oranı arasındaki ilişki Eq gösterildiği gibi en küçük kareler yöntemi ile takılabilir. (10):

(10)

4. Titreşimli ekran kirişin yorgunluk artık hayat

Titreşimli ekran kirişin yorgunluk hayat hayat çatlak oluşumu ve çatlak ilerlemesi yaşam içerir. Gerilme şiddet faktörü zaman yorulma çatlağının yayılması daha büyük eşik çatlak büyüme istikrarlı bir sahne, çatlak yayılma hızı arasındaki ilişkidir ve -faktör aralığı D Paris Yasası ile açıklanabilir:

(11)

bir ܽçatlak uzunluğu ܰN yükleme döngüleri, C numarası , 2.11 m malzeme sabit, C=10* ^-11 m=2.44:

(12)

Yerine Eq. Eq içine (12). (11) ve integral, yorulma çatlak ilerlemesi artık N _f çıkarılabilir:

Ve (13) biz

bir _c olduğu kritik çatlak uzunluğu, bir _Sıfır başlangıç çatlak uzunluğu, ݂f geometrik faktör, [18] stres genlik var. Başlangıç çatlak uzunluğu ve logaritmik yorgunluk artık yaşam arasındaki ilişki Şekil 2'de gösterilmiştir. 7, ilk çatlak uzunluğu arttıkça, çatlak ilerlemesi kalan ömrü azaldı. Başlangıç çatlak uzunluğu kritik çatlak boyu %50'den az olduğunda, çatlak ilerlemesi artık hayat hızla azalır. Bu nedenle, kalıcı gerilme analizine göre, gerginlik kalıcı değişim oranı ve zarar derecesi arasındaki ilişki Eq ile ifade edilebilir. (10), başlangıç çatlak uzunluğu hasar derecesine eşdeğerdir, sonra yorgunluk çatlak ilerlemesi artık hayat Eq ile hesaplanabilir. (13).

5. Sonuçlar

Hasarlı kirişin yer değiştirme ve gerilme kalıcı analizi yapıldı, sonuçları hasarlı kirişin kalıcı frekansları sapma sağlam oranla küçük olduğunu göstermek ışın, deplasman mod şekilleri aynı şekilde bariz bir değişiklik var, ama gerginlik mod şekilleri mutasyon doruklarına bozuk olduğu yerde. Kalıcı analiz sonuçları alarak bulduk hasar indeksi olarak gerginlik kalıcı değişim oranı yüksek hassasiyet avantajı vardır ve iyi güvenilirlik. Gerginlik kalıcı değişim oranı hasar derecesine göre hesaplanabilir ışın, sonra yorgunluk çatlak ilerlemesi artık hayat Paris Yasası ile hesaplanabilir göre başlangıç çatlak uzunluğu.

Başvurular

Çift katlı muzlu ekranların [1] Cleary P. W. Sinnott M. D., Morrison R. D. Ayırma performansı – Farklı hızlandırmaları için bölüm 1: Akışı ve ayırma. Mineral Mühendisliği, Vol. 22, 2009, p. 1218-1229.

Titreşimli ekranlar gürültü kaynağı olarak [2] Yantek D. S., H. R. Camargo Yapısal titreşim. FUTBOL Uluslararası Mekanik Mühendisliği Kongresi ve Fuarı, 2009, s. 213-222.

Bir doğrusal üzerine [3] Zhao L. L. gösteren Liu, C. S., Yan, J. X. sanal Bir deney tek parçacık hareketi titreşimli ekran güvertesi. Madencilik Bilim Ve Teknoloji, Vol. 2 20, Sayı 2, 2010, s. 276-280.

[4] Peng L. P., Liu, C. S., Şarkı M. Ö., ve ark. Büyük kiriş yapıların tasarım geliştirme Titreşimli bükme ve rasgele titreşim düşünürsek ekran. Orta Doğu Teknik Üniversitesi Dergisi. 22, Sorun 9, 2015, s. 3380-3388.

[5] Yam L. H., Leung T. P. Li, D. B., ve ark. Kalıcı deformasyon analizinin teorik ve deneysel çalışma. Ses ve Titreşim Dergisi, Vol. 2 191, Sayı, 1996, s. 251-260.

[6] Adewuyi A. P., Wu Z. S. Kalıcı makro-eğilme hasar yerelleştirme için esneklik yöntemleri zorlanma uzun kullanarak yapıları FBG sensörler gage. Yapısal Kontrolü ve Sağlık kontrolü, Vol. 3 18, Sorunu, 2011, p. 341-360.

Büyük yapılar için [7] O, L. J., Lian J. J., Anne B. Zeki hasar tespiti yöntemi temel kalıcı parametreleri zorlanma. Titreşim ve Kontrolü Dergisi, Vol. 12 20, Sayı, 2013, s. 1783-1795.

[8] Cha Y. J., Buyukozturk O. Yapısal hasar tespiti kalıcı şekil değiştirme enerjisi kullanarak ve hibrid çok amaçlı optimizasyon. Bilgisayar Destekli İnşaat ve Altyapı Mühendisliği, Vol. 5 30, Sorunu, 2015, s. 347-358.

[Ekran titreşimli Wang Y. Y., test modeli Zhang Z. R. Benzer deneysel çalışma ve prototip 9]. Makine Mühendisliği Dergisi. 5 47, Sayı, 2011, s. 101-105.

[10] Kranjc T., gerginlik Slavič J., Boltežar M. karşılaştırma ve klasik deneysel kalıcı analizi. Titreşim ve Kontrolü Dergisi, Vol. 22, 2016, s. 371-381.

/Stres alan dinamik gerilme analizi [11] Li D. B., Zhang, Y. R., Kullanarak Luo J. kalıcı analiz yöntemi. Titreşim ve Şok Dergisi, Vol. 4, 1992, s. 15-22.

[12] Li Y. Y., Cheng L., Yam L. H., et al. Yapılar levha için hasar yerleri kimlik kullanarak kalıcı yaklaşım gerginlik hasar hassas endeksleri. Bilgisayarlar ve Yapılar, Vol. 25 80, Sorun, 2002, p. 1881-1894.

Ağır yüklü titreşimli ekranlar için [13] Baragetti S. Yenilikçi yapısal çözüm. Mineral Mühendisliği, Vol. 84, 2015, s. 15-26.

Elastik-plastik yorulma çatlak ilerleme davranışı [14] Fan J. L., Guo, X. L. Sayısal simülasyon. Dergi Makine Mühendisliği, Vol. 10 51, Sorun, 2015, s. Eğer 33-40.

Kirişli köprülerin [15] Niu, J., Zong Z. H., Chu F. P. Hasar tespiti yöntem, sonlu elemanlar temel model güncelleme ve kalıcı şekil değiştirme enerjisi. Bilim Çin Teknolojik Bilimler, Vol. 4 58, Sorun, 2015, s. 701-711. Yorgunluğu göz önüne alınarak malzemelerin yorulma çatlak ilerleme davranışı [16] L. Chen, Cai, L. X. Araştırma çatlak ucu yakınındaki hasar. Makine Mühendisliği Dergisi. 20 48, Sayı, 2012, s. 51-56.

[17] Bai X., Xie L. Y. Sabit rastgele yükü yöntemi yorulma çatlak büyüme hayat tahmin etmek için. Acta Hava et Astronautica Sinica, Vol. 35, 9 Sorunu, 2014, p. 2500-2505.

[18] Zerbst U., Vormwald M., Pippan R., et al. Yaklaşık yorulma çatlak ilerlemesi eşik metaller tasarım kriteri olarak bir gözden geçirin. Mühendislik Kırılma Mekaniği, Vol. 153, 2016, s. 190-243.