(b)
图 4 钢丝绳应力云图
2 疲劳寿命预测
2.1 局部应力应变法
根据有限元分析,钢丝绳所受最大应力小于其屈服强度值1 670 MPa,仍属于弹性形变阶段,且参考M7的起重机工作级别,符合高应力低频率工况,故综合选用图5 所示的局部应力应变法对其疲劳寿命进行预测,得到最终总应力作用次数[3-6]。由于名义应力法在计算中忽略了构件的局部塑性变形,计算误差相对较大,而局部应力应变法以缺口或裂纹的局部应力演变为基础,结合破坏机理进行寿命预测,很好地解决了这个问题,且其在低周疲劳假设基础上,更加适用于钢丝绳寿命预估。
图 5 局部应力应变法预测步骤
Manson-Coffin 公式表达了钢丝绳的应变- 寿命曲线即
式中:εe 为材料弹性应变分量;εp 为材料塑性应变分量;σ'f 为材料疲劳强度系数,σf'=1.75σb ; ε'f 为疲劳延性系数,σf' =0.5σf0.6 ; b 为疲劳强度常数,b= - 0.12; c为疲劳延性常数,c = - 0.6;N 为所求疲劳寿命。真实断裂延性εf 计算式为
式中:ψ 为断面收缩率。