【摘要】：起重機廣泛應用于港口碼頭、船舶制造、鐵路運輸、冶金等領域的裝卸作業(yè)。隨著起重機朝大型化發(fā)展,為了減輕重量,結(jié)構(gòu)材料由過去使用的低強度碳素鋼逐漸開始采用高強度鋼,但高強度鋼對材料缺陷敏感,斷裂韌性較小,易發(fā)生脆性斷裂。尤其對于港口起重機,其工作條件十分繁重,載荷復雜多變,動態(tài)性質(zhì)顯著,在使用一段時間后將出現(xiàn)裂紋,隨著裂紋擴展將產(chǎn)生斷裂失效。相關統(tǒng)計數(shù)據(jù)也表明裂紋是起重機金屬結(jié)構(gòu)的最主要故障,但由于港口具體條件和設備更新費用的限制,不少老舊且?guī)в辛鸭y損傷的起重機仍在港口第一線繁忙地作業(yè),給安全生產(chǎn)帶來很大的隱患,故對起重機金屬結(jié)構(gòu)疲勞壽命及裂紋擴展剩余壽命的計算很有必要性。本課題選取門座起重機關鍵部件臂架結(jié)構(gòu)作為疲勞損傷研究對象,通過建立門座起重機虛擬樣機模型獲取臂架載荷-時間歷程,利用CAE計算機技術,結(jié)合疲勞與斷裂理論對臂架結(jié)構(gòu)在仿真得到的載荷-時間歷程下進行疲勞和裂紋擴展仿真分析研究,同時提出提高臂架結(jié)構(gòu)疲勞強度措施和裂紋擴展監(jiān)控方法及裂紋維修方法,并對裂紋維修方法進行數(shù)值模擬驗證。本文研究方法可以為起重設備設計與使用維護提供新方法和借鑒。本文研究內(nèi)容及主要成果總結(jié)如下:(1)根據(jù)門座起重機結(jié)構(gòu)形式、技術參數(shù)及作業(yè)特點,在動力學仿真軟件ADAMS中建立門座起重機的剛?cè)狁詈咸摂M樣機模型,并進行動力學仿真,獲取臂架結(jié)構(gòu)載荷-時間歷程。同時對臂架的受力進行解析求解,驗證了載荷-時間歷程的準確性,為臂架結(jié)構(gòu)的疲勞損傷分析提供準確的載荷-時間歷程。(2)結(jié)合臂架結(jié)構(gòu)有限元靜力分析結(jié)果和臂架載荷-時間歷程,在Fe-Safe軟件中對臂架結(jié)構(gòu)進行疲勞仿真分析,得到臂架結(jié)構(gòu)疲勞壽命云圖和相對于設計壽命的疲勞壽命安全系數(shù)云圖,并提出提高臂架結(jié)構(gòu)疲勞強度的措施。(3)由Fe-Safe軟件分析結(jié)果,得到臂架結(jié)構(gòu)裂紋易存在的位置,利用ADAMS與ANSYS接口技術,在有限元軟件ANSYS中獲取裂紋易存在位置的應力-時間歷程。最后根據(jù)Paris疲勞裂紋擴展公式對這些裂紋疲勞擴展剩余壽命進行估算,求出剩余壽命,同時提出裂紋擴展監(jiān)測方法。(4)提出了適合起重機結(jié)構(gòu)的裂紋維修方法,并對其進行數(shù)值模擬以驗證修復效果。
【圖文】：

字架后下部左側(cè)（面向臂架方向）翼緣板母材出現(xiàn)長度為 145mm處的翼緣板縱向加強筋之間的連接焊縫全長開裂，該處的裂紋是對接焊縫出現(xiàn)缺陷，導致出現(xiàn)裂紋，并向翼緣板母材擴張；圖 2-變幅平臺尾部下翼緣板與人字架翼緣板焊接處開裂，裂紋長度為門座起重機門腿內(nèi)側(cè)與支承環(huán)連接處翼緣板、腹板及筋板母材開

1-2 變幅平臺尾部下翼緣板與人字架翼緣板焊接處開1-3 門腿內(nèi)側(cè)與支承環(huán)連接處翼緣板、腹板及筋板母材生的位置主要發(fā)生在承受動載荷特征比較明顯的部位，門座起重機，，在門腿與上支撐環(huán)連接處很容易出現(xiàn)裂紋
【學位授予單位】：武漢理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TH213.4

【參考文獻】

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本文編號：2645265