發(fā)布時(shí)間：2020-07-07 23:38

【摘要】：橋式起重機(jī)主梁等構(gòu)件是典型的焊接結(jié)構(gòu),其主要失效形式是疲勞斷裂。由于在焊縫部位存在焊接缺陷,采用傳統(tǒng)的建立在構(gòu)件無(wú)缺陷、無(wú)裂紋基礎(chǔ)上的強(qiáng)度理論進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí),往往不能確保起重機(jī)在額定載荷下使用的安全性。裂紋的萌生和形成壽命很短,疲勞壽命主要取決于疲勞裂紋的穩(wěn)定擴(kuò)展階段。因此,應(yīng)用斷裂力學(xué)方法研究起重機(jī)焊接結(jié)構(gòu)的疲勞裂紋擴(kuò)展機(jī)理,并估算在役起重機(jī)的剩余疲勞壽命,對(duì)預(yù)防疲勞斷裂事故的發(fā)生,指導(dǎo)起重機(jī)的設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)和管理具有重要意義。 針對(duì)橋式起重機(jī)常出現(xiàn)的斷裂事故,本文以某冷軋帶鋼廠現(xiàn)役50t×33m橋式起重機(jī)為研究對(duì)象,采用有限元法結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)的研究方法,對(duì)橋架結(jié)構(gòu)進(jìn)行了應(yīng)力分析。在此基礎(chǔ)上對(duì)應(yīng)力高且有嚴(yán)重應(yīng)力集中的危險(xiǎn)部位——主梁跨中焊縫采用“板到體子模型”技術(shù),對(duì)其進(jìn)行細(xì)化分析,得到跨中焊縫的應(yīng)力分布。計(jì)算表明:主梁跨中焊縫應(yīng)力最大,且存在嚴(yán)重應(yīng)力集中,是橋式起重機(jī)主要裂紋起源,是影響橋式起重機(jī)承載能力的薄弱環(huán)節(jié)。 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和有限元計(jì)算編制的各危險(xiǎn)部位的載荷譜,采用修正Miner法則結(jié)合Corten-Dolan非線性損傷理論和修正后的p—S—N曲線對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行疲勞可靠性設(shè)計(jì),計(jì)算表明:對(duì)于應(yīng)力水平低、沒(méi)有顯著尖峰載荷的結(jié)構(gòu),加載順序的影響不大。計(jì)算結(jié)果與起重機(jī)設(shè)計(jì)壽命基本相符,表明計(jì)算結(jié)果滿足工程上精度要求,該壽命模型是實(shí)用和可行的。 采用等效應(yīng)力法和Miner線性累積損傷法則相結(jié)合的方法對(duì)焊接結(jié)構(gòu)在變幅載荷下裂紋擴(kuò)展壽命進(jìn)行了研究。計(jì)算發(fā)現(xiàn):如果主梁跨中焊縫出現(xiàn)初始裂紋,當(dāng)裂紋擴(kuò)展速率達(dá)到某一臨界值時(shí),裂紋的擴(kuò)展速率明顯加快,主梁很快失效;對(duì)于工作過(guò)程中沒(méi)有顯著的尖峰載荷的結(jié)構(gòu)疲勞裂紋,進(jìn)行裂紋擴(kuò)展壽命計(jì)算時(shí),可以采用忽略裂紋擴(kuò)展過(guò)載效應(yīng)和不同幅值載荷循環(huán)之間順序與相互影響的均方根等效應(yīng)力法與Miner累積損傷法,計(jì)算過(guò)程相對(duì)簡(jiǎn)單且計(jì)算結(jié)果滿足工程上精度要求。 本文所采用的修正Miner法則結(jié)合Corten-Dolan損傷理論進(jìn)行疲勞可靠性設(shè)計(jì)的方法不僅適用于橋式起重機(jī)的疲勞損傷與壽命分析,也適用于一般的金屬結(jié)構(gòu)疲勞損傷與壽命分析;本文采用有限元分析與斷裂力學(xué)分析相結(jié)合的方法為含初始缺陷結(jié)構(gòu)的壽命預(yù)測(cè)提供了一種工程上可行的方法。
【學(xué)位授予單位】：武漢科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2005
【分類(lèi)號(hào)】：TH215
【圖文】：

圖12起重機(jī)橋架三維有限元計(jì)算模型系直角坐標(biāo)系，坐標(biāo)原點(diǎn)選在導(dǎo)電側(cè)主梁下翼緣板的左上角(靠近鉸接圖.32，x坐標(biāo)沿主梁水平方向指向固定端梁，y坐標(biāo)沿鉛垂方向向上，機(jī)室側(cè)主梁。類(lèi)型主梁為箱形梁，由鋼板焊接而成，鋼板的長(zhǎng)、寬尺寸遠(yuǎn)大于厚度尺寸;載荷和水平載荷，除了產(chǎn)生平面變形外，還產(chǎn)生彎曲變形;考慮到在特別是在考慮計(jì)算的時(shí)間耗費(fèi)時(shí)，高階單元并沒(méi)有明顯的優(yōu)越性，平算精度要求口‘l，故采用SHELL石3彈性板單元。L63彈性板單元ssl】具有彎曲及薄膜特性，可承受與平面同方向及法線x，y，zx，y，z6。

圖14空載小車(chē)位于鉸接端梁一端(測(cè)試零點(diǎn))橋架最小主應(yīng)力分布圖是上翼緣板跨中部分最小主應(yīng)力分布圖，從圖上可以看出測(cè)點(diǎn)最小主應(yīng)MPa，。穿=一1.926MPa，式中上標(biāo)表示測(cè)點(diǎn)序號(hào)，下同。板母材的最小主應(yīng)力發(fā)生在跨中處上翼緣板長(zhǎng)度方向偏鉸接端梁、寬度位置，其值為一23.38MPa;焊縫最小主應(yīng)力位于跨中處上翼緣板與副腹值為一24.34MPa。

圖14空載小車(chē)位于鉸接端梁一端(測(cè)試零點(diǎn))橋架最小主應(yīng)力分布圖上翼緣板跨中部分最小主應(yīng)力分布圖，從圖上可以看出測(cè)點(diǎn)最小主Pa，。穿=一1.926MPa，式中上標(biāo)表示測(cè)點(diǎn)序號(hào)，下同。母材的最小主應(yīng)力發(fā)生在跨中處上翼緣板長(zhǎng)度方向偏鉸接端梁、置，其值為一23.38MPa;焊縫最小主應(yīng)力位于跨中處上翼緣板與為一24.34MPa。

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前2條

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2 葛慧成;;起重機(jī)主梁下?lián)闲蘩砑庸谭椒ǚ治鯷J];中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品;2010年11期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 衣振華;疲勞裂紋擴(kuò)展研究及在裝載機(jī)橫梁壽命估算中的應(yīng)用[D];山東大學(xué);2011年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

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2 荊鵬飛;大型履帶起重機(jī)桁架臂結(jié)構(gòu)壽命預(yù)測(cè)方法研究[D];大連理工大學(xué);2006年

3 王小慧;基于有限元法的門(mén)機(jī)結(jié)構(gòu)模糊隨機(jī)可靠性應(yīng)用研究[D];西南交通大學(xué);2007年

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6 王曉寧;裝載機(jī)工作裝置動(dòng)臂框架工作狀態(tài)的力學(xué)分析[D];山東大學(xué);2008年

7 楊勇;岸邊集裝箱起重機(jī)剩余壽命及其損傷形式的研究[D];武漢理工大學(xué);2009年

8 曾婷;門(mén)座起重機(jī)載荷譜及裂紋擴(kuò)展特性的研究[D];武漢理工大學(xué);2009年

9 郭強(qiáng);橋架類(lèi)型起重機(jī)結(jié)構(gòu)疲勞強(qiáng)度研究[D];武漢理工大學(xué);2009年

10 杜壯;橋式起重機(jī)主梁焊接結(jié)構(gòu)壽命預(yù)測(cè)的研究[D];河北科技大學(xué);2010年

本文編號(hào)：2745775