風(fēng)電機(jī)組傳動(dòng)鏈疲勞分析

　1 介紹
　　設(shè)計(jì)機(jī)械和結(jié)構(gòu)零件時(shí)，最主要的有兩個(gè)載荷源：極限載荷和疲勞載荷。極限載荷是由于載荷超過(guò)材料的屈服強(qiáng)度或者是超過(guò)了材料的最大強(qiáng)度而引起結(jié)構(gòu)破壞的載荷。疲勞載荷是循環(huán)載荷，每個(gè)疲勞載荷大體上都低于材料的額定屈服強(qiáng)度，但達(dá)到足夠次數(shù)的波動(dòng)后會(huì)導(dǎo)致斷裂。值得注意的是，除了循環(huán)載荷，還有非靜態(tài)空氣動(dòng)力產(chǎn)生的載荷。另外，由于運(yùn)行的風(fēng)速區(qū)間大，可能會(huì)激發(fā)一些頻率下的共振。一般來(lái)說(shuō)，疲勞裂紋會(huì)在最大局部應(yīng)力的一點(diǎn)或幾點(diǎn)處形成，載荷在循環(huán)應(yīng)力作用下通過(guò)材料擴(kuò)展直到完全斷裂。
　　疲勞性能受到許多變量的影響，包括載荷類型（軸向，彎曲和扭轉(zhuǎn)）、載荷曲線形狀、零件尺寸、零件后處理、運(yùn)行溫度和環(huán)境。由于因素眾多，且材料非常容易受到這些因素和載荷工況微小變化的影響，對(duì)材料的疲勞壽命進(jìn)行預(yù)測(cè)是很復(fù)雜的。為了計(jì)算可變載荷下零件的壽命，需要使用某種方法，把恒幅疲勞測(cè)試數(shù)據(jù)和隨機(jī)應(yīng)力聯(lián)系起來(lái)。麥納損傷累積法則（Palmgren-Miner cumulative damage rule）為此提供了一個(gè)簡(jiǎn)化的方法（圖1）。該方法假設(shè)，在波動(dòng)載荷下機(jī)械零件的破壞隨著載荷循環(huán)次數(shù)線性增加，當(dāng)D=1 時(shí)零件破壞（Eq.1）。此外，在變幅載荷情況下，不同應(yīng)力響應(yīng)бai 對(duì)應(yīng)的損傷應(yīng)進(jìn)行累積，因此：
式中ni 表示載荷工況бai 載荷循環(huán)預(yù)期次數(shù)，Ni 為載荷循環(huán)бai 下發(fā)生破壞時(shí)載荷循環(huán)次數(shù)，根據(jù)Wöhler 曲線或Haigh圖確定。
　　計(jì)算終身循環(huán)次數(shù)有幾種方法。最簡(jiǎn)單的方法，即本文分析中所用的方法，是使用“雨流法”計(jì)算等效應(yīng)力。其他方法包括最大剪應(yīng)力平面確定等。
 

圖1 根據(jù)Miner法則的載荷循環(huán)分類