振動環(huán)境下液壓膠管疲勞壽命分析

黃 俊，陳朵云，周 全

（湖南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院,湖南 長沙，410208）

前言

目前，國內(nèi)外對液壓膠管進(jìn)行了大量的研究工作。文獻(xiàn)[1]研究了鋼絲纏繞液壓膠管內(nèi)壓下鋼絲所受拉力與內(nèi)壓關(guān)系的有限元分析。文獻(xiàn)[2]研究了強(qiáng)振動環(huán)境下振動參數(shù)、油壓和膠管結(jié)構(gòu)參數(shù)對液壓膠管壽命的影響；文獻(xiàn)[3-4]研究了鋼絲繩帶纏繞增強(qiáng)塑料復(fù)合管的強(qiáng)度分析及輸油軟管的力學(xué)研究。文獻(xiàn)[5]進(jìn)行了鋼絲纏繞增強(qiáng)復(fù)合管的外壓研究；文獻(xiàn)[6]研究并完善了深水柔性立管與疲勞壽命等設(shè)計(jì)指標(biāo)的理論分析模型。文獻(xiàn)[7]預(yù)測了液壓軟管的壽命；文獻(xiàn)[8]進(jìn)行了液壓膠管的脈動阻尼分析；文獻(xiàn)[9]研究了在內(nèi)壓下液壓膠管的強(qiáng)度分析；文獻(xiàn)[10-11]分析了橡膠彈性減振元件疲勞裂紋擴(kuò)展壽命；文獻(xiàn)[12]進(jìn)行了內(nèi)壓與橫向荷載眹合作用下鋼絲纏繞增強(qiáng)橡膠管力學(xué)性能研究；文獻(xiàn)[13]進(jìn)行了液壓膠管最外層橡膠層的研究。但是針對編織式與纏繞式液壓膠管在振動環(huán)境下其疲勞壽命對比研究還很少見，而硬巖掘進(jìn)機(jī)（Tunnel Boring Machine，TBM）液壓系統(tǒng)膠管長期工作在強(qiáng)振動環(huán)境中，研究TBM 振動環(huán)境下編織式與纏繞式液壓膠管疲勞壽命，能為振動環(huán)境下TBM 液壓膠管的選型和設(shè)計(jì)提供理論參考。

1 數(shù)學(xué)模型

1.1 TBM 液壓膠管振動環(huán)境描述

TBM 工作時(shí)產(chǎn)生強(qiáng)烈的隨機(jī)振動，這些振動通過刀盤、主梁傳遞到后方的液壓膠管，引起液壓膠管的振動。TBM 所處環(huán)境為隨機(jī)振動，簡諧振動是一種基礎(chǔ)的振動，多個(gè)簡諧振動可以構(gòu)成隨機(jī)振動，為了分析方便，用簡諧振動來描述振動環(huán)境對液壓膠管的影響規(guī)律，如圖1。……