矿用高强度圆环链疲劳寿命预测：有限元与损伤理论

"本文主要探讨了矿用高强度圆环链的损伤机理以及寿命预测方法，旨在解决传统设计中采用物理样机计算疲劳寿命时面临的高成本问题。通过应用有限元分析和相对类似损伤理论，作者朱斌和张楠构建了圆环链的等效交变应力模型、寿命云图，并建立了基于相对类似损伤理论的寿命预测数学模型。研究表明，有限元法在计算圆环链疲劳寿命方面具有可行性，而相对类似损伤理论在预测圆环链寿命方面表现出良好的适用性。这些预测方法能够有效降低研发过程中的物理样机制造和耐久性试验成本。关键词包括圆环链、寿命预测、有限元、循环载荷、疲劳破坏、试验验证、线性累积损伤理论和相对类似损伤理论。" 详细说明： 矿用高强度圆环链在煤炭开采和其他矿业作业中扮演着重要角色，它们承受着极大的载荷和磨损，因此对其损伤机理和寿命预测的研究至关重要。传统的设计方法依赖物理样机进行疲劳寿命测试，这既耗时又昂贵。为了克服这一难题，研究者采用了先进的计算方法。 首先，有限元分析（Finite Element Analysis, FEA）是一种数值计算技术，能将复杂的结构分解成许多小的、可管理的元素，通过计算每个元素的受力情况来评估整个系统的性能。在这个研究中，有限元法被用来模拟圆环链在工作条件下的应力分布，从而得到其等效交变应力模型。这种模型能揭示链条在循环载荷作用下的疲劳特性，为寿命预测提供基础。 其次，引入了相对类似损伤理论。这是一种基于材料损伤累积的理论，它认为材料的损伤是线性累积的，随着应力循环的增加，损伤也在增加，直到达到临界值导致失效。在圆环链的寿命预测中，该理论建立了一个数学模型，可以根据链条的使用条件和应力历史预测其剩余寿命。 试验验证表明，有限元法计算的疲劳寿命与实际结果相符，证明了该方法的有效性。同时，相对类似损伤理论的预测结果也显示出了良好的一致性，这表明该理论适用于圆环链的寿命预测，可以作为设计优化和维护决策的重要工具。 这两种预测方法的应用，不仅能够提高设计效率，还能显著减少研发阶段的物理样机制造和耐久性试验的费用，对于矿用高强度圆环链的经济性和安全性具有积极的影响。通过这些理论和技术，工程师可以更准确地预估圆环链的使用寿命，及时采取预防措施，避免因链条失效引发的安全事故，从而提高矿业作业的整体安全性和经济效益。