基于應變模態的波紋板損傷診斷及疲勞壽命預測

吳 勝, 劉 惺, 姚有麗

(四川化工職業技術學院 機械工程學院, 四川 瀘州646000)

在火力發電中為提高燃煤鍋爐的熱交換性能,并且降低熱能損失,常采用的辦法是利用空氣預熱器預熱通入鍋爐的空氣,即將鍋爐尾部排出的高溫煙氣用于加熱將通入鍋爐前的空氣。常見的空氣預熱器主要有管式、板式以及旋轉式結構3種,其中回轉式因其結構簡單、重量輕等優點應用最廣泛。目前在回轉式空預器中,多使用彈性密封板將冷熱風分隔開,但密封板的耐磨性能和抗腐蝕性能較差,且在加熱狀態下彈簧與密封塊易脫落。為此,某公司設計了一種波紋板彈簧柔性接觸式密封元件,主要用于連接密封元件,是一種自適應元件,能夠根據不同密封狀態自動的調整密封間隙,其具有良好的密封性性能和磨損自動補償功能,但波紋板承受循環載荷,在波紋板之間連接部位易發生疲勞失效[1-3]。

通過前期的研究,確定了波紋板的最佳焊點位置及個數,并且得到了波紋板在滿足靜力強度條件下的點焊模型。為了保證該部件在使用中的安全,以及在一定使用時間后及時更換密封部件,本文應用ANSYS有限元分析軟件和模態分析理論進行結構模態分析,得到波紋板的固有頻率及振型,同時波紋板的裂紋損傷會引起結構的應變和局部剛度發生改變,從而可以通過結構損傷前后的應變參數確定損傷位置,并且計算波紋板的剩余壽命。

1 應變模態損傷診斷理論

波紋板是一個多自由度系統,根據多自由度系統的自由振動方程可以得到