[01328462]高效低成本联轴器金属膜片的疲劳设计及研究

1、任务来源计划项目，甘肃省教育厅科研项目，编号0314B-01。

2、技术原理利用Ansys有限元应用软件，建立了膜片的力学模型及有限元模型，对膜片中存在的四种应力（薄膜应力、离心应力、轴向弯曲应力、角向弯曲应力）分别进行了计算，得到了膜片各种应力的结构变形图、节点应力分布图及最大应力点的数值和位置。

继而进一步计算了膜片静态三种组合的平均应力以及动态应力。利用现代设计方法—局部应力应变法，对膜片的疲劳寿命进行了计算。其计算结果与生产实际使用寿命相吻合，为今后估算和种工况和不同结构的膜片疲劳寿命奠定了基础，为设计、制造和使用提供了理论依据。

3、性能指标

(1)合理的膜片力学模型的有限元模型。

(2)三种静态应力（膜面扭矩应力、离心应力、轴向弯曲应力）的增均应力（轴向弯贡应力）计算及动态应力的计算。

(3)局部应力应变法求膜片寿命，计算寿命与实际使用寿命相吻合。

4、成果的创造性和先进性

(1)在国内首次提出建立1/4膜片的力学模型和有限元模型。

(2)大型商用ANSYS有限元软件在四种应力计算中的成功应用。

(3)道森损伤公式（新型的疲劳设计方法）—局部应力应变法计算金属膜片疲劳寿命。

(4)金属膜片疲劳寿命计算的结果，与近十年金属膜片在石油化工行业的应用实践分析比较，基本一致，作为金属膜片优化设计的理论计算方法属于国内领先水平。

5.作用意义日前随着市场供需量增多，人们越来越关注不同结构膜片在不同条件下的较为疲劳寿命，以适应设备使用期的运转。通过疲劳寿命的计算，合理制定膜片联轴器价格，开拓新的应用领域。膜片精确的疲劳寿命数据以成为国内外市场中产品的竞争指标。

制约高效膜片联轴器推广使用的“瓶颈”一是采用较多高强度合金钢片数致使成本很高，二是重载高速大型转动设备上使用的金属膜片的设计制造完全依赖进口。科学合理膜片的疲劳寿命计算为设计新的膜片结构，减少膜片数量降低成本，推动重载高速金属膜片国产化，奠定了基础。