史朝阳[1]2014年在《桥式起重机金属结构疲劳剩余寿命可靠性及其灵敏度分析》文中研究表明金属结构作为桥式起重机的骨架，是桥式起重机工作机构、动力设备、控制系统等组成部分的主要承载机构，其疲劳剩余寿命决定着整个桥式起重机的寿命，也决定着整个桥式起重机的可靠性和安全性。同时，随着桥式起重机朝着大型化、重载化、作业频繁化方向的发展，金属结构的疲劳剩余寿命可靠性问题变得越来越突出。对桥式起重机金属结构进行安全评估和可靠性分析时，需要获取疲劳剩余寿命参数对于可靠性影响程度的具体数据来进行参考借鉴。然而，基于断裂力学的桥式起重机金属结构疲劳剩余寿命易受到初始裂纹尺寸、临界裂纹尺寸、应力比、应力变程等较多参数的影响，各参数也都具有一定的随机性，不同参数对于疲劳剩余寿命可靠性的影响程度是不同的。因而，对桥式起重机金属结构进行疲劳剩余寿命可靠性及其灵敏度分析，获取疲劳剩余寿命参数对于可靠性影响的数据，具有重要的现实意义和工程价值。本文在桥式起重机金属结构等效疲劳可靠性试验的基础上，基于断裂力学进行疲劳剩余寿命评估，将初始裂纹尺寸、临界裂纹尺寸、应力比、应力变程等参数的随机性纳入考虑范围，建立了桥式起重机金属结构疲劳剩余寿命的可靠性模型，计算了金属结构的疲劳剩余寿命可靠度，进行了可靠性灵敏度分析，研究了疲劳剩余寿命参数对于疲劳剩余寿命可靠性的影响程度，并对下一步金属结构的安全评估和可靠性设计提出了建议。具体的研究内容主要包括以下几个方面：1)基于桥式起重机金属结构等效疲劳可靠性试验，探讨金属结构疲劳剩余寿命与可靠性的关系，探讨疲劳剩余寿命的影响因素；2)采用断裂力学理论，依据Forman公式，建立恒幅载荷下考虑应力比影响的桥式起重机金属结构疲劳剩余寿命评估模型；3)建立桥式起重机金属结构疲劳剩余寿命可靠性分析的极限状态方程，并选取疲劳剩余寿命的各个参数的分布信息；4)基于Monte Carlo法计算桥式起重机金属结构疲劳剩余寿命可靠性模型的可靠度，求取可靠度指标，分析当前情况下桥式起重机金属结构的可靠性状况；5)基于马尔科夫链蒙特卡罗方法对桥式起重机金属结构疲劳剩余寿命可靠性模型进行可靠性灵敏度分析，得到疲劳剩余寿命基本变量分布参数的无量纲局部可靠性灵敏度。对局部可靠性灵敏度结果进行分析，研究基本变量分布参数对于金属结构疲劳剩余寿命可靠性的影响。通过对局部可靠性灵敏度结果进行排序，确定对于疲劳剩余寿命可靠性较为重要的分布参数；6)在局部可靠性灵敏度结果的基础上，计算疲劳剩余寿命参数的可靠性灵敏度及灵敏度因子，获得疲劳寿命参数对于金属结构疲劳剩余寿命可靠性影响程度的排序，确定对于金属结构疲劳剩余寿命可靠性影响较大的参数；7)针对应力变程对于金属结构疲劳剩余寿命可靠性影响较为突出但存在随机变化大导致参数信息不完整的情况，通过Monte Carlo法和最大熵法，对应力变程的均值和标准差分别进行全局可靠性及其灵敏度分析。通过全局失效概率函数，确定应力变程分布参数在定义区间上变化时金属结构疲劳剩余寿命失效概率的变化趋势情况；通过全局可靠性灵敏度分析，确定应力变程分布参数在定义区间上变化时对金属结构疲劳剩余寿命可靠性影响程度的变化趋势。
吕海勇[2]2014年在《基于等效结构应力法的起重机箱形主梁疲劳寿命分析》文中提出起重机是最为常用和重要的特种设备，主要是由大型板材通过焊接而成的箱形结构，因此焊接结构的疲劳失效形式在很大程度上就决定了起重机结构的失效。受到焊接过程中的各种不确定性因素的影响，在焊接结构的焊缝位置难免会存在一定的焊接缺陷（气孔、夹渣、未熔透等）和应力集中现象，所以疲劳失效也往往主要发生在焊缝位置。焊缝处的节点应力奇异，使用传统有限元法分析得到的焊缝位置的应力，其结果对有限单元网格尺寸和类型相当敏感，故而难以计算出符合工程实际的应力结果，对结构的疲劳寿命预测造成困难。为了能够合理有效地评估起重机结构的疲劳失效性能，本文首先对结构疲劳寿命分析的研究背景及国内外发展现状进行了概述和总结，并且通过对比分析现有评估方法中存在的一些问题，确定本课题研究的方法：基于网格不敏感结构应力和主S-N曲线法（等效结构应力法）来预测起重机金属结构的疲劳寿命。其次，为了有效应用等效结构应力法，文中重点对其理论进行了整理，并结合现有知识对该方法中的重要公式进行了理论推导。接着根据起重机的疲劳失效形式，确定以某厂生产的最大额定起升重量为50吨，跨度为31.5米的桥式起重机箱形主梁为分析对象，采用有限元方法对其进行静态分析，结果表明该起重机主梁结构的静强度和刚度都符合设计要求。接着，对比静态分析结果与试验测试结果，验证了力学模型简化、建模方式的正确性以及分析结果的可靠性。以结构静态分析为基础确定危险焊缝位置，采用“壳到实体”有限元子模型分析技术建立了关键位置处包含焊缝细节的子模型，并对其进行静力分析。随后，对疲劳主S-N曲线的数学模型进行了概述，并结合实例验证了等效结构应力法的网格不敏感性及寿命预测结果的准确性。最后，将子模型分析的应力通过结构应力转化计算主要焊缝的等效结构应力，进而对该金属结构的疲劳寿命进行了预估，结果表明，主要焊缝具有很好的抗疲劳性能，满足设计要求。最后，本文还对课题研究过程中存在的不完善之处进行了分析和总结，并提出了有待进一步解决的问题，希望在后期研究中得以完善和解决。
李静[3]2014年在《岸边集装箱桥式起重机载荷谱与剩余寿命研究》文中认为金属结构的疲劳问题是工程机械研究领域永久的热点问题。疲劳破坏问题的发生大多具有突发性，这使得疲劳破坏总是带来毁灭性的灾难，如整机坍塌事故以及因此引发的人员伤亡。如何合理地控制或减少疲劳破坏的发生显得十分的必要。岸边集装箱桥式起重机在各港口都普遍存在，它是工作比较频繁的机械设备。岸边集装箱桥式起重机工作的特点是运行小车以重载高速往返运行在起重机的前后大梁上，且伴随着集装箱的起升、下降及运行机构的起动、制动等复杂的运动过程。因此，金属结构的受力状况是随机变化。对这种经常承受交变载荷且工作繁忙程度很高的岸边集装箱桥式起重机进行疲劳载荷谱及剩余寿命的研究是非常有必要的。本文基于国内外相关领域的研究成果和疲劳理论基础知识，结合岸边集装箱桥式起重机的结构特性及工作特点，确定其疲劳类型为高周疲劳，选用名义应力法对其进行剩余寿命的估算。本文的主要研究内容及结论如下：（1）查阅有关结构疲劳及载荷谱的研究文献，总结和分析该领域研究的现状及不足，介绍疲劳相关理论。（2）根据岸边集装箱桥式起重机金属结构的实际受力特点，结合相关的检测规范及其发生破坏的历史记录情况，选取疲劳测点；然后对测点应力进行实际动态采样，将采样数据与有限元分析获得的自重下的结构静应力进行迭加以获得完整的应力数据，用于载荷谱的编制。（3）将应力数据经过相关的数据预处理及雨流计数进行循环计数统计，对统计的计数结果展开幅值频次及幅值概率分布的研究，编制起重机结构的疲劳载荷谱。因为动态采样时间比较短，本文基于疲劳载荷谱理论对实测的载荷频次进行了外推，得到了结构在全寿命期内的载荷谱。（4）本文依据起重机设计规范确定起重机结构件的S N曲线，根据起重机的实际工作状况，选用修正的线性累积损伤理论合理地估算了岸边集装箱桥式起重机的疲劳剩余寿命，应用VB编程实现剩余寿命估算的可视化过程。
王爱红[4]2012年在《桥式起重机载荷谱获取方法及疲劳剩余寿命评估研究》文中研究指明起重机械是国民经济建设中不可缺少的特种设备,其运行的安全性和经济性是公众和政府的关注点。起重机的设计能力与实际使用的差异性,导致起重机使用寿命与设计寿命的差异。因此,有效可靠地定量评估和预测起重机的剩余寿命,在安全期内进行维护和补强,发挥起重机的经济效益,降低更新置换成本,同时确保安全可靠运行,是国内外所关注和亟待解决的重大命题。疲劳核算点应力谱的获取和编制,是对桥式起重机进行疲劳可靠性分析和寿命评估的基础。通过样机现场实测,可以获得高置信度的应力谱,但对不同使用工况、不同类型的起重机,采用现场试验测试方法获取应力谱,周期长、成本高、难度大。仿真模拟速度快、成本低、但与实际工况存在差异,置信度不高。为解决此关键问题,将探索一种“扬长避短+组合策略”获取桥式起重机应力谱的新方法。首先通过有限元分析以及根据真实金属结构截面按1：2比例制作的模型梁的试验结果,确定桥式起重机金属结构疲劳寿命评估与可靠性分析的核算点。然后选取起重机装配车间一台75t/28.5m桥式起重机作为分析样机,在危险截面贴应变片进行一个工作周期的实际应力-时间历程测试。同时通过人工或仪器,记录影响疲劳核算点应力谱的每一实际起升循环的起升载荷、起升和卸载位置及起重小车是否通过主梁跨中等关键参数。对这些关键参数进行统计分析拟合优度检验,得到最佳刻划关键参数的统计分布模型。同时通过对一段时间起升次数分析,确定日平均起升次数。然后基于关键参数的概率分析模型,采用蒙特卡洛方法中的拉丁超立方抽样法(LHS)模拟生成一个检验周期内起升载荷大小、起升和卸载位置及起重小车是否通过主梁跨中四个关键参数的模拟随机数。其次借助于Matlab的Simulink仿真软件建立桥式起重机仿真模型。为了验证仿真模型的精度,首先比对6个典型起升载荷位于跨中时的疲劳核算点试验和仿真应力数据,其次比对具有相同起升载荷、起升和卸载位置的试验和仿真应力-时间历程。通过对比误差均在可信范围内,表明可以采用仿真模型模拟起重机工作过程应力-时间历程。然后利用生成的检验周期内的关键参数模拟随机数,通过仿真模型进行起吊循环仿真,获得疲劳核算点的仿真应力-时间历程,采用自编雨流计数程序,对仿真应力-时间历程数据进行等值数压缩、峰谷值检测、无效幅值去除、双参数雨流计数的数据压缩处理,得到检验周期内二维仿真应力谱。同时对一个工作周期的试验应力-时间历程数据采用相同的处理,得到二维试验应力谱。为疲劳剩余寿命评估及可靠性分析提供基础数据。提出对在役和新品桥式起重机金属结构疲劳剩余寿命的评估方法与步骤。根据评估前关键部件金属结构的无损探伤结果和受载情况,将桥式起重机寿命评估分为有限寿命和无限寿命,根据不同情况采用不同的评定准则。因为起重机金属结构为焊接结构,即使焊接质量满足相关标准规定,焊缝表面和内部仍然存在一定数量的肉眼看不到,但不容忽视的初始缺陷,且这些缺陷技术上可测到,所以重点提出了有裂纹金属结构疲劳剩余寿命评估方法。利用断裂力学和损伤容限理论,建立有裂纹金属结构疲劳剩余寿命估算和检测周期内安全性评定的数学模型,并且探讨起重机金属结构疲劳剩余寿命估算中关键参数的取值。起重机金属结构所受应力为随机应力,即使经过雨流计数获得应力谱也不能运用建立的数学模型进行寿命估算和可靠性分析,因此提出当量应力法、Miner理论法和循环续循环计算叁种方法处理随机应力或应力谱。根据起重机工作特点,基于断裂力学和可靠性理论,建立桥式起重机金属结构疲劳剩余寿命可靠性随机过程安全余量方程,并且研究确定每一检测时间关节点安全余量方程中各关键参数分布及其分布参数取值。针对安全余量方程高度非线性且失效概率很小的特点,提出基于Monte Carlo法的改进的数字模拟法一重要抽样法来进行可靠性分析估算。为了构造重要抽样函数采用多约束非线性优化方法—逐步二次规划(SQP)方法寻找设计点,运用试验应力谱和仿真应力谱,针对金属结构U6和U7两种设计寿命,对样机50年的25个检测时间关节点进行疲劳剩余寿命可靠性分析。为了了解影响桥式起重机金属结构疲劳剩余寿命可靠性的关键参数中哪些分布参数对可靠性影响大,比较敏感,对疲劳剩余寿命可靠性进行关键参数分布参数的敏感度分析。最后对工作六年的样机金属结构进行疲劳剩余寿命可靠性敏感度分析。
黄邢陈[5]2015年在《桥式起重机安全监控与性能评估系统的研究与设计》文中提出起重机作为国家特别监管的特种设备之一,其事故的发生将造成极其严重的后果。相关统计表明,起重机事故的发生多由对其的监管不善引起,因此开发起重机的安全监控系统对减少起重机事故的发生、保证工业生产活动的正常进行具有重要的意义。对起重机进行安全监控是起重机监管的一个方面,对其进行性能评估是另一方面。剩余寿命和能耗是起重机两项重要的性能指标。对起重机进行剩余寿命评估能够了解起重机的疲劳情况,从而做到对起重机适时的维护,维持其安全工作,使起重机尽可能地达到最大使用寿命。对起重机进行能耗评估一方面能够了解起重机使用的能源成本,另一方面是对起重机进行能效测试方法研究的基础。因此,本文将研究起重机剩余寿命评估和能耗评估这两项性能评估的方法,将性能评估同起重机安全监控相结合,使对起重机的监管更加全面。本文以通用桥式起重机为研究对象,开发一安全监控与性能评估系统,该系统能够一方面对起重机的工作过程进行安全监控,另一方面能够评估起重机的剩余寿命和能耗两项性能指标。本文具体完成的工作内容主要包括:1.分析桥式起重机的工作过程,发现其危险工作状态,结合国标《GB/T 28264-2012起重机械安全监控管理系统》确定安全监控的内容和需要采集的信号;2.学习、研究金属的疲劳寿命理论,详细分析使用名义应力法评估桥式起重机剩余寿命的各个步骤,确定桥式起重机剩余寿命评估需要采集的信号和对信号的处理方法;3.从分机构考虑和以工作周期为单位的思路出发,分析桥式起重机各个机构在工作过程中的能效,建立桥式起重机的能效评价指标,确定桥式起重机能耗评估需要采集的信号;4.综合桥式起重机安全监控、剩余寿命评估和能耗评估需要采集的信号,设计信号的采集方法,最终完成桥式起重机安全监控与性能评估系统的软、硬件开发。经过实验验证,本课题开发的桥式起重机安全监控与性能评估系统能够较好地完成其功能,对加强起重机的监管具有较大的工程实用价值。
刘莹琦[6]2016年在《桥式起重机疲劳寿命特征线研究及灵敏度分析》文中认为作为我国国民经济的主导力量,工业的迅猛发展拉动了其他各行业的快速增长。现代制造业的蓬勃发展使得各种机械装备越来越大型化、高端化、智能化,因此对大型搬运工具的要求也越来越高。起重机作为最常见的搬运工具,能够有效的节约人力、提高生产效率,促进工业实现生产过程的机械化和自动化,在港口码头、水电站、核电站、航空航天等多领域,起着举足轻重的作用。由于长期承受高频交变动载的作用,再加上工作坏境的恶劣,起重机在使用的过程中有时会发生安全事故,造成重大财产损失和人员伤亡,而起重机金属结构的疲劳破坏是产生安全事故的主要原因,所以对起重机疲劳破坏进行深入研究具有重要意义。根据桥式起重机的结构形式、作业工况和载荷特点,对桥式起重机金属结构疲劳失效进行深入全面的探讨和分析,提出了针对不同结构的疲劳寿命预测模型,并利用ANSYS有限元软件开发了桥式起重机在随机工况下获取应力-时间历程的完整命令流,结合雨流计数程序可快速获得起重机的随机应力谱。大多数研究只针对桥式起重机金属结构上危险截面的危险点进行了疲劳寿命预测,不能从趋势上判断桥式起重机金属结构的疲劳失效,也无法研究其疲劳失效的分布规律。为了解决这一局限性,本文对主梁截面进行划分,通过对有限截面上若干疲劳核算点进行疲劳寿命计算,得到反映桥式起重机金属结构疲劳寿命分布特征的曲线(简称疲劳寿命特征线),直观清晰的反映出主梁的整个疲劳破坏规律,可作为金属结构疲劳破坏路径的预判依据,为工程设计人员在设计阶段提供数据参考,方便检修维护人员在检测期周期内对疲劳破坏危险部位的关注,进行定期的加固预防处理。此外,本文还通过对主梁截面的关键尺寸进行优化,在满足强度、刚度等要求下,得到主梁自重最轻时的最优组合结果,并通过局部灵敏度分析,进一步研究截面关键尺寸的变化对金属结构疲劳寿命的影响,分别做出不同变量对疲劳寿命的影响图。
刘竞[7]2010年在《现役桥式起重机金属结构安全性分析评估方法》文中认为桥式起重机作为港口和造船厂吊装作业的重要设备,在港口和造船厂作业中发挥着无可替代的作用。造船桥式起重机是一种大起重量、大跨度、多功能、高效率的门式起重机械,专用于船坞(或船台)进行大型船体分段运输、对接及翻转作业。但是由于环境条件较差,常导致桥式起重机的腐蚀损伤问题严重;同时由于起重机的大型化发展趋势及其工作载荷的复杂性,致使其极限强度问题日益突出。而起重机安全事故时有发生,轻则影响生产、造成经济损失,重则导致设备严重破坏甚至人身伤亡。因此十分有必要对在役特别是老旧的起重机进行结构分析,以确定设备的安全性。本文应用有限元方法研究桥式起重机金属结构的安全评估问题。基于MSC.Patran/PCL平台开发建立“起重机结构安全性分析评估系统”;该系统的建模功能能够实现有限元参数化快速建模及依据规范的加载;其安全评估功能模块依据基于《起重机设计规范》建立的起重机安全评估准则,提取模型系列分析结果,实现对结构的安全评估。该系统利用PCL语言开发面向用户交互式、可视化功能界面,数据输入直观明了,便于用户操作顺序化、流程化,实现人机一体化。文中以某桥式起重机为例,对其进行安全评估;表明该系统能够进行快速、规范化的起重机结构安全评估,实现对设备资产高效管理。本文应用MSC.Fatigue进行腐蚀作用下结构疲劳寿命的分析,结果表明起重机外板的腐蚀显着降低结构的疲劳寿命,在服役晚期可达无腐蚀情况下疲劳寿命的18.9%;给出结构疲劳寿命随时间的变化,实现对结构疲劳寿命的预测与评估。本文应用ABAQUS进行腐蚀作用下结构极限强度分析,结果表明起重机整体的腐蚀导致了结构整体极限承载能力的显着降低,在服役晚期可达原承载能力的6.7%;给出结构极限强度随时间的变化,实现对结构承载能力的预报与评估。
周雨芬[8]2016年在《恒幅载荷下桥式起重机疲劳断裂寿命的特性研究》文中研究指明桥式起重机在现代社会建设中扮演着非常重要的角色,是经济建设各部门应用非常广泛的一类特种设备。同时,桥式起重机失效引起的事故也越来越受到人们的关注。在所有的失效类型中,最主要的是桥式起重机主梁的疲劳断裂。应用断裂力学法研究疲劳断裂问题时,一般将裂纹扩展相关参数定为近似值,所求的裂纹扩展寿命就是确定的。但在实际情况中,由于材料属性、结构尺寸、初始裂纹尺寸、使用环境等参数的随机性,使得桥式起重机疲劳寿命计算成为一个复杂的统计问题,目前的评估方法精度有待进一步提高。针对以上的问题,本文采用了CT试验、Matlab数值模拟方法和Ansys参数化建模分析对恒幅载荷下桥式起重机疲劳断裂寿命特性进行了研究。首先,通过CT试验对疲劳参数进行研究,确定了Q235试件的a-N曲线,根据割线法和最小二乘法,确定常温下疲劳裂纹扩展速率参数C,m的随机分布特性。其次,以Matlab软件为平台,建立疲劳裂纹扩展叁阶段的模型,把裂纹过程分为表面裂纹、中心裂纹和边缘裂纹。利用CT试验研究中得到的C,m的随机特性结果,采用Monte-Carlo随机抽样的方法对桥式起重机腹板—横隔板焊缝处裂纹扩展叁阶段的寿命特性及其影响因素进行了概率统计分析。研究表明,表面裂纹初始深度的期望对最终寿命的评估有很大的影响,并且表面裂纹扩展所用的时间在疲劳裂纹扩展总寿命中所占的百分比很大,尤其在板厚较大时,经历了表面裂纹到穿透后就可认为达到结构破坏,而可忽略穿透型裂纹扩展时间。最后,以Ansys软件为平台,对桥式起重机整机进行分析,确定了桥式起重机最容易产生裂纹的位置。并提出基于Paris公式的Ansys有限元寿命评估方法,应用APDL语言建立腹板—下翼缘板处的参数化模型,模拟桥式起重机实际工况及裂纹扩展过程,并对恒幅载荷下桥式起重机疲劳裂纹扩展寿命进行了评估;另外,采用Ansys软件提供的相互作用积分法来计算应力强度因子,有效地拟合了桥式起重机恒幅载荷下的应力循环次数-裂纹尺寸关系,符合裂纹扩展的规律,提高了疲劳寿命计算的精确性。
杜壮[9]2010年在《桥式起重机主梁焊接结构寿命预测的研究》文中研究表明桥式起重机是我国工业运输中必不可少的工程装备。作为提高装卸作业生产能力的大型起重运输设备,桥式起重机被广泛用于船厂和港口。桥式起重机主梁是典型的大型焊接结构,在焊缝部位不可避免地存在夹渣、切口、咬边和微细裂纹等焊接缺陷,起重机结构开焊、开裂甚至断裂等疲劳破坏会造成桥式起重机金属结构的失效。并且桥式起重机主梁结构复杂,主梁上常常存在着应力集中部位,这些部位在交变的随机载荷作用下容易过早的产生裂纹并最终断裂。因此桥式起重机主梁焊接部位和应力集中部位是应重点检测的。针对桥式起重机主梁结构复杂,其不可避免的出现应力集中部位,应力集中部位在承受随机的交变载荷作用下会较早的出现裂纹。桥式起重机主梁的检测应着重于应力集中部位。利用大型有限元分析软件ANSYS,对桥式起重机主梁进行了数值仿真;得到了主梁应力和应变的分布状况,确定了主梁的危险部位。并对桥式起重机主梁的静态和动态性能进行了评价。由于主梁承受随机的交变载荷,原始的载荷数据无法直接用于疲劳寿命预测和疲劳实验,因此必须对测得的原始载荷数据进行一定的计数处理。根据现场实测和有限元分析结果,应用雨流计数法和波动中心法,编制了主梁裂纹处张开型受力的载荷谱,为疲劳试验和疲劳寿命预测提供了重要的依据。应用VC++编制了桥式起重机状态评价与寿命预测系统。状态评价部分主要依据《起重机监督检验内容要求与方法》对桥式起重机的整体工作状况进行评价,为疲劳寿命预测提供依据。寿命预测系统主要应用局部应力应变法、断裂力学方法结合线性疲劳累计损伤理论。结合实测载荷谱和材料性能参数,可以方便快捷的对主梁在裂纹萌生阶段和扩展阶段的全寿命进行预测。应用本系统和已编制出的裂纹处的张开型应力的载荷谱对主梁裂纹的扩展寿命进行了预测。
杨先勇[10]2005年在《桥式起重机主梁疲劳寿命研究》文中认为桥式起重机主梁等构件是典型的焊接结构,其主要失效形式是疲劳断裂。由于在焊缝部位存在焊接缺陷,采用传统的建立在构件无缺陷、无裂纹基础上的强度理论进行设计计算时,往往不能确保起重机在额定载荷下使用的安全性。裂纹的萌生和形成寿命很短,疲劳寿命主要取决于疲劳裂纹的稳定扩展阶段。因此,应用断裂力学方法研究起重机焊接结构的疲劳裂纹扩展机理,并估算在役起重机的剩余疲劳寿命,对预防疲劳断裂事故的发生,指导起重机的设计、制造、检验和管理具有重要意义。 针对桥式起重机常出现的断裂事故,本文以某冷轧带钢厂现役50t×33m桥式起重机为研究对象,采用有限元法结合现场实测的研究方法,对桥架结构进行了应力分析。在此基础上对应力高且有严重应力集中的危险部位——主梁跨中焊缝采用“板到体子模型”技术,对其进行细化分析,得到跨中焊缝的应力分布。计算表明:主梁跨中焊缝应力最大,且存在严重应力集中,是桥式起重机主要裂纹起源,是影响桥式起重机承载能力的薄弱环节。 根据现场试验和有限元计算编制的各危险部位的载荷谱,采用修正Miner法则结合Corten-Dolan非线性损伤理论和修正后的p—S—N曲线对结构进行疲劳可靠性设计,计算表明:对于应力水平低、没有显着尖峰载荷的结构,加载顺序的影响不大。计算结果与起重机设计寿命基本相符,表明计算结果满足工程上精度要求,该寿命模型是实用和可行的。 采用等效应力法和Miner线性累积损伤法则相结合的方法对焊接结构在变幅载荷下裂纹扩展寿命进行了研究。计算发现:如果主梁跨中焊缝出现初始裂纹,当裂纹扩展速率达到某一临界值时,裂纹的扩展速率明显加快,主梁很快失效;对于工作过程中没有显着的尖峰载荷的结构疲劳裂纹,进行裂纹扩展寿命计算时,可以采用忽略裂纹扩展过载效应和不同幅值载荷循环之间顺序与相互影响的均方根等效应力法与Miner累积损伤法,计算过程相对简单且计算结果满足工程上精度要求。 本文所采用的修正Miner法则结合Corten-Dolan损伤理论进行疲劳可靠性设计的方法不仅适用于桥式起重机的疲劳损伤与寿命分析,也适用于一般的金属结构疲劳损伤与寿命分析;本文采用有限元分析与断裂力学分析相结合的方法为含初始缺陷结构的寿命预测提供了一种工程上可行的方法。
参考文献：
[1]. 桥式起重机金属结构疲劳剩余寿命可靠性及其灵敏度分析[D]. 史朝阳. 太原科技大学. 2014
[2]. 基于等效结构应力法的起重机箱形主梁疲劳寿命分析[D]. 吕海勇. 郑州大学. 2014
[3]. 岸边集装箱桥式起重机载荷谱与剩余寿命研究[D]. 李静. 武汉理工大学. 2014
[4]. 桥式起重机载荷谱获取方法及疲劳剩余寿命评估研究[D]. 王爱红. 兰州理工大学. 2012
[5]. 桥式起重机安全监控与性能评估系统的研究与设计[D]. 黄邢陈. 上海交通大学. 2015
[6]. 桥式起重机疲劳寿命特征线研究及灵敏度分析[D]. 刘莹琦. 太原科技大学. 2016
[7]. 现役桥式起重机金属结构安全性分析评估方法[D]. 刘竞. 上海交通大学. 2010
[8]. 恒幅载荷下桥式起重机疲劳断裂寿命的特性研究[D]. 周雨芬. 太原科技大学. 2016
[9]. 桥式起重机主梁焊接结构寿命预测的研究[D]. 杜壮. 河北科技大学. 2010
[10]. 桥式起重机主梁疲劳寿命研究[D]. 杨先勇. 武汉科技大学. 2005
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