针对钢丝绳的有限元分析和仿真研究有实际意义吗???
这个应该不专门针对于钢丝绳,对于有限元计算的工程对象,有限元分析有什么意义?我想可以从几个方面考虑:1)在结构产生故障阶段,有限元分析,可以帮助人们分析造成结构破坏的原因,只有找到主要原因,才能支持人们改进结构设计。2)对于结构设计阶段,可以帮助人们针对载荷,进行合理的结构设计,以满足结构的使用需求。3)在结构预研阶段,可以减少人们对陌生材料和结构的不熟悉程度,通过有限元快速而低成本地认识新材料、新结构的性能和不足,掌握其可行性和设计原则,减少试验成本和周期。
在钢丝绳的问题上,有限元分析,可以对影响已有的钢丝绳寿命的部位、载荷有清晰的了解。当然,如果什么都不允许变,有限元计算也无法改变任何现状,仅算是没有价值的。计算的目的和价值就在于了解并依此改进。清楚问题后,在钢丝绳材料选用、结构样式、几何参数、载荷条件、环境要求等就可以提出明确的要求,从而使改进后的钢丝绳在其给定的工作环境中满足安全使用需求、达到要求的使用寿命。至于增加涂层的钢丝绳,有限元是可以作分析的,包括从裂纹萌生、裂纹扩展等阶段的涂层作用机理分析,并且可以由计算结果了解涂层的哪些性能是起了关键作用的,为研制和使用更有效的涂层起到指导作用。
当然比较现实的问题是,疲劳寿命是一个很难的问题。表现在两个方面,一是试验,疲劳寿命分散性非常大,即使是试件级的疲劳试验,寿命相差成百上千倍是正常的。二是数值计算,影响疲劳寿命的因素多而复杂,从材料、结构到载荷环境,算准也是不容易的。
磷化涂层钢丝绳是近年出现的专利技术,钢丝绳疲劳寿命实现整倍提高,不过,目前还没有看到关于磷化涂层钢丝绳的仿真研究论文,也许有人在做,希望能够看到这方面的研究成果,磷化涂层钢丝绳是钢丝绳行业的热点,这方面的研究成果的论文发表速度都比较快的。
专利技术生产的磷化涂层钢丝绳,优先采用锰系或锌锰系磷化,与光面钢丝绳生产工艺对比,只是增加了最后的耐磨磷化处理工序,制绳钢丝的耐磨性和耐蚀性大幅度提高,使用磷化钢丝直接捻制钢丝绳。目前疲劳试验数据表明,磷化涂层钢丝绳疲劳寿命是同结构光面钢丝绳的3-4倍左右(试验室可比条件下)随着对耐磨磷化配方的研究,还有大幅度提升的可能性。如果公司拥有疲劳试验机,建议自己做磷化涂层钢丝绳与光面钢丝绳疲劳寿命对比验证试验,这样的数据最具可信性。
对钢丝绳进行仿真分析的软件非常多,感觉与实际相差太远,比如通过钢丝绳受力分析评估钢丝绳疲劳寿命,分析光面钢丝绳和磷化涂层钢丝绳,钢丝绳内部受力是一致的,但是磷化涂层钢丝绳疲劳寿命是同结构光面钢丝绳的三倍,如何解释造成这种差异结果的原因是什么?最重要一点,我们没有办法改变钢丝绳的受力状况,除非降低钢丝绳起重量。
如果能够通过分析软件,能够评估或确认磷化涂层钢丝绳的疲劳寿命或使用寿命,或许有一定用途,或者能够找出延长使用寿命的方法也有实际意义。
总之,各种模拟技术还很不成熟,实际应用的意义不大