• CN:11-2187/TH
  • ISSN:0577-6686

机械工程学报 ›› 2017, Vol. 53 ›› Issue (16): 163-172.doi: 10.3901/JME.2017.16.163

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疲劳-蠕变交互作用下挤压筒设计理论及寿命预测模型

马玲1, 罗远新1,2, 宋宗焘1, 王勇勤1,2   

  1. 1. 重庆大学机械工程学院 重庆 400044;
    2. 重庆大学机械传动国家重点实验室 重庆 400044
  • 收稿日期:2016-10-19 修回日期:2017-03-20 发布日期:2017-08-20
  • 通讯作者: 罗远新(通信作者),男,1981年出生,副教授。硕士研究生导师。主要研究方向为塑性成形及装备。E-mail:yxluo@cqu.edu.cn E-mail:yxluo@cqu.edu.cn
  • 作者简介:马玲,女,1989年出生,博士研究生。主要研究方向为材料本构及疲劳蠕变交互作用下寿命计算。E-mail:m15923282420@163.com;宋宗焘,男,1989年出生,硕士研究生。主要研究方向为疲劳蠕变交互作用下寿命计算。E-mail:18562632615@163.com;王勇勤,男,1961年出生,教授,博士研究生导师。主要研究方向为重型挤压锻压设备分析。E-mail:wyq@cqu.edu.cn
  • 基金资助:
    国家自然科学基金资助项目(51405044)

Design Theory and Lifetime Prediction of Extrusion Container Subjected to Creep-fatigue Interaction

MA Ling1, LUO Yuanxin1,2, SONG Zongtao1, WANG Yongqin1,2   

  1. 1. College of Mechanical Engineering, Chongqing University, Chongqing 400044;
    2. State Key Lab of Mechanical Transmission, Chongqing University, Chongqing 400044
  • Received:2016-10-19 Revised:2017-03-20 Published:2017-08-20

摘要: 大型挤压筒长期在高温下承受循环高压的作用,疲劳-蠕变交互作用引起的筒体变形、开裂已成为挤压筒失效的主因,严重影响了挤压产品的生产效率和成本。着重研究疲劳-蠕变交互作用下的挤压筒服役寿命计算方法,通过对挤压过程下的复杂载荷边界条件建模,引入DDM方法分析多层挤压筒应力分布,并在此基础上通过试验获取挤压筒材料H13在服役温度下的疲劳和蠕变本构模型,通过逐步迭代计算疲劳、蠕变损伤与应力分布的演变,预测损伤累积到达临界值。提出的挤压筒疲劳蠕变寿命预测理论可为大型挤压筒设计提供新的准则,也可指导维修挤压筒修正各层筒间的过盈量和控制挤压生产工艺设计,以延长挤压筒整体的使用寿命。

关键词: 挤压筒, 疲劳-蠕变, 设计理论, 寿命预测, 损伤

Abstract: Large extrusion container services in the condition of high temperature and cyclic pressure, which results in creep-fatigue interaction. This leads to deformation and crack of the container mostly and affects the product efficiency and cost of extrudate. This paper puts most concern on lifetime calculation method under fatigue-creep interaction. Based on the boundary condition of extrusion process, DDM method is employed to analyze the stress distribution of multilayer interference extrusion container. Fatigue damage and creep damage are calculated cycle by cycle according to S-N curve and creep constitutive model achieved by experiments until the critical value is reached. The proposed method is meaningful to predict the lifetime of container subjected to fatigue-creep interaction and can offer a reasonable amendment of shrinkage when changing liners, which can prolong the lifetime of the whole container to some extent.

Key words: creep-fatigue, damage, design theory, extrusion container, lifetime assessment

中图分类号: