[发明专利]一种用于油气管道泵的弹性联轴器疲劳寿命分析方法

说明书

本发明公开了一种用于油气管道泵的弹性联轴器疲劳寿命分析方法，采用谐响应分析法，只需要获取材料的基本疲劳特性数据，结合样条插值，利用仿真和简单的计算即可完成疲劳寿命分析，省去了复杂繁琐的计算，避免了大量的疲劳实验，从仿真模型的验证到结果评估的对比分析均保证了疲劳寿命分析结果的准确性；本发明利用谐响应分析法还能有效确定结构易损伤部位，有助于对易损伤部位的采取预防措施，并对弹性联轴器结构的优化设计起参考作用。

技术领域

本发明属于弹性联轴器疲劳寿命分析技术领域，具体涉及一种用于油气管道泵的弹性联轴器疲劳寿命分析方法。

背景技术

联轴器作为油气管道中管道泵故障的多发部位，其性能对机组设备的稳定安全运行起着重要的作用。而弹性联轴器又是常用的一类联轴器，因含有橡胶类的弹性化合物，为其提供了额外的强度，延长了使用寿命；随着社会及经济的发展，工业化进程的脚步加快，弹性联轴器由于能容纳所有类型的偏差、安装简单以及能补偿两轴间因不对中引起的位移偏差等优势受到广泛关注，其使用寿命也逐渐成为研究的重点。

目前广泛采用的是名义应力法对弹性联轴器进行疲劳寿命分析，按S-N曲线用疲劳损伤累积理论进行疲劳寿命计算。但名义应力法的各种经验公式均依赖于大量的疲劳试验，采用等效疲劳载荷计算时容易与现场实际的疲劳时序不一致，且对于不规则的几何形状进行计算时其S-N曲线及疲劳等级难以确定。

因此，现目前需要一种快速、准确，且操作简单，适用于各种形状的弹性联轴器疲劳寿命分析方法。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种用于油气管道泵的弹性联轴器疲劳寿命分析方法，采用谐响应分析法，只需要获取材料的基本疲劳特性数据，结合样条插值，利用仿真和简单的计算即可完成疲劳寿命分析，避免了繁杂的疲劳试验。

为了达到解决上述技术问题的技术效果，本发明是通过以下技术方案实现的：一种用于油气管道泵的弹性联轴器疲劳寿命分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，根据实际工况建立等比弹性联轴器三维有限元模型，通过仿真得到加速度振动信号并获取其信号特征；同时，在同等条件下获取实际的振动加速度信号，对比二者信号特征，以此验证模型的准确性；

步骤二，获取弹性联轴器涉及的材料参数，添加材料的S-N曲线到仿真中，以实际情况下的载荷条件为输入，进行谐响应分析；

步骤三，通过谐响应分析，获取系统在特定载荷下所激发出的易损伤部位以及整个过程中的结构响应，确定结构在给定载荷下的频域响应曲线，分析得到其峰值和对应相角大小；

步骤四，利用步骤三获得的峰值和相角条件作为Fatigue Tool模块的输入条件，Fatigue tool模块可以对步骤三获得的结果进行应力-应变疲劳分析，得出构件的疲劳寿命和应力-应变云图；

步骤五，基于获得的结构应力结果，对最大/最小的平均节点应力进行应力幅值计算，得到弹性联轴器仿真后的应力幅值；

步骤六，根据仿真得出的疲劳寿命结果，基于所涉及材料的S-N曲线等疲劳参数，利用样条插值反推得到应力幅值，用于与Fatigue tool模块得到的应力幅值对比；

步骤七，对比疲劳寿命仿真得到的应力幅值结果与样条插值法倒推得到的应力幅值，对仿真的正确性进行验证，进而评估得到的疲劳寿命结果的正确性。

进一步的，所述步骤二中获取弹性联轴器所涉及的材料参数包括弹性模量、屈服强度、泊松比；且所述S-N曲线表达式为：

NS^m＝A

其中，N表示循环次数，S为应力振幅(Pa)，m为疲劳强度指数，A为疲劳强度；