基于反应谱法的桥式起重机地震响应计算与分析

本文介绍了起重机结构对地震波响应的计算原理和方法,重点探讨了反应谱法的特点和计算流程,包括振型分解和振型组合的计算。以1台核电站辅助桥式起重机为例,采用反应谱法进行了地震响应计算,计算结果表明：大车运行机构不需要安装防脱轨定位装置;起重机的横向刚度是薄弱环节,在地震波的作用下,响应幅度值已经超过跨度的1/1 000;桥架结构强度满足设计规范要求。以上结果为起重机抗震设计提供了借鉴。     

基于相似理论的大型桥式起重机结构安全评价试验验证方法

针对大型桥式起重机静载试验大吨位载荷加载困难影响起重机结构安全评价的问题,基于起重机结构设计理论,提出了大型桥式起重机降载当量试验方法,并对降载计算及计算误差进行了探讨。由相似理论建立位移、变形与载荷的关系,以确定相似控制量,通过测试起重机起升载荷较小时的变形和位移,推断起重机起升载荷为极限值时的变形和位移情况。通过逐级加载的方式测试与大型桥式起重机结构特性近似相似的50 t中型双梁桥式起重机跨中截面危险点的应力,将测试应力值与理论计算值进行比较。结果表明,适当降载比例的降载试验能实现一定精度的结构响应预测,可用于起重机结构安全评价。     

基于名义应力法的桥式起重机用钢丝绳疲劳寿命估算

为保证桥式起重机提升作业安全性,以32 t×42 m双梁桥式起重机用钢丝绳为研究对象,采用名义应力法估算其承载额定载荷和平均载荷时的疲劳寿命。通过有限元数值算法得到钢丝绳应力分布,确定可能发生疲劳破坏的部位在钢丝绳与绳芯接触处,应力分别为1 112.3,605.52 MPa,寿命分别为1 426.3,106次。根据钢丝绳材料的S-N曲线,通过应力集中系数、尺寸系数、加载方式和平均应力修正,得到基于名义应力法的疲劳寿命计算模型,计算得到疲劳寿命分别为1 390.9,8.19×105次,与有限元数值算法得到的寿命相差为2.48%,18.1%,阐明了名义应力法估算钢丝绳疲劳寿命的可行性。     

基于损伤力学的桥式起重机疲劳寿命分析

为了评估桥式起重机金属结构的前期寿命,保证起重机的工作安全,需要建立对应的损伤理论模型并结合结构疲劳合算点的疲劳应力谱来评估寿命.通过Q235B钢的常温静拉伸疲劳试验获得不同循环应力(220～300 MPa)下的疲劳寿命,在双对数坐标下通过拟合得出lg(1-D)与lg(1-N/Nf)的线性关系,继而确定损伤模型中的初始损伤值D0和损伤指数q,从而建立20℃下的Q235B钢损伤退化模型.以动态仿真计算桥机的疲劳危险点应力-时间历程,通过雨流计数法建立桥式起重机应力谱.通过ANSYS仿真分析桥式起重机金属结构受力状态,计算各危险点在不同应力情况下的损伤累积,以临界损伤为界(De=0.2),评估桥式起重机金属结构的前期寿命.通过上述方法评估某厂桥机的前期寿命为37.72 a.研究表明,损伤力学结合应力谱评估前期寿命的方法是可行的,可为起重机日常维护管理提供参考.     

基于ANSYS的桥机金属结构校核

针对起重机传统设计方法中存在的包括材料浪费等诸多问题,以160t-16m的桥式起重机为研究对象,以ANSYS的参数化设计语言APDL为研究工具,参照相关图纸和结构数据,对桥式起重机主梁金属结构进行参数化建模并进行有限元分析,采用许用应力法对其进行校核,判断其是否满足强度、刚度、稳定性等使用要求。     

桥式起重机主梁的静动态虚拟检测方法

针对桥式起重机主梁,提出了其基于有限元分析的静动态虚拟检测方法,通过对某桥式起重机主梁的静态和动态的有限元分析,并根据计算结果的统计分析,给出了实际检测的布点及检测方案,通过与实验结果的对比,验证了计算结果的准确性和所提出的虚拟检测方法的有效性,为桥式起重机的静动态检测提供了方法和依据。     

基于防震烈度设计的设备响应谱分析方法

防震烈度为6度以上或地震设计基本加速度大于0.05g的化工设备石油化工设备必须进行抗震设计[1]。在未做全厂抗震设计情况下,设备安装位置地震谱未知,设备抗震设计时通常直接采用设计基本地震加速度进行抗震验算。此方法忽略了建筑物对地震效应的放大作用,分析结果可能出现不保守情况。本文以介绍了基于设计基本地震加速度的设计地震谱的计算方法,并以此地震谱对设备进行反应谱分析,对比采用设计基本加速度进行抗震验算的计算结果,为设备抗震分析提供参考。     

起重机主梁结构可靠性混合模型的建立和分析

为了预防大型工程中起重机安全事故,通过建立混合模型研究了桥式起重机主梁结构的可靠性.首先分析影响主梁结构可靠性的不确定性参数.其次建立了基于凸模型-随机模糊模型的可靠性分析模型,其中考虑了一些因素的相关性.最后在凸模型-随机模糊混合模型的基础上,对某型号桥式起重机进行了可靠性分析,考虑材料强度与结构所受应力之间的相关性(情况一)、横向应力与纵向应力之间的相关性(情况二),验证了模型的有效性.研究表明,该模型意义明确,对模糊信息处理也比较合理,可作为可靠性计算方法的一种补充.     

基于ANSYS的球型储罐抗震模拟分析

在地震作用下,球型储罐结构由于地震激发引起振动,从而使结构产生随时间变化的位移、速度、加速度、内力和变形。通过ANSYS结构动力学有限元程序对球型储罐结构进行抗震模拟分析,得出球壳与盖板连接区、支柱区域及拉杆区域三种典型的不连续结构及其应力云图,分析对比各区域的应力响应。数值模拟结果对建立健全重大危险源抗震安全体系及化工设施安全投入有着重要的理论意义     

近场地震速度脉冲效应及模拟模型的研究

从近场地震速度脉冲的形成机理分析入手 ,对近场地震动的时程曲线和反应谱进行探讨 ,说明了具有前方向性速度脉冲效应的幅值要大的多 ,对反应谱的长周期段影响显著 ,使反应谱变胖 ,引起谱峰值向长周期处漂移 ,蕴含了巨大的地震能量 ,因此 ,对结构抗震提出了更高的要求。在以上研究的基础上 ,对典型的简化脉冲模拟模型参数进行讨论 ,提出了更为合理的参数取值 ,最后 ,从时程曲线、反应谱和结构地震反应 3个方面 ,对模拟脉冲和实际记录的差异进行对比 ,验证了推荐参数的合理性。     

桥式起重机结构裂纹扩展路径模拟方法研究

桥式起重机焊接结构普遍存在“初始裂纹”和“应力集中”,裂纹的扩展和转移以及断裂规律对结构的安全可靠性评价至关重要.以断裂力学和损伤累积为基础,在有限元划分网格中“最薄弱”单元出现裂纹类缺陷,“最薄弱”单元退出工作,载荷重新分布.在重复变化载荷持续作用下,裂纹逐渐扩展,由于相邻单元的连续性,内力传递至“次薄弱”单元,使其成为下一个“最薄弱”单元.依此类推,最终结构材料达到许用应力值,裂纹达到临界值,从而形成裂纹扩展的路径.对ANSYS软件的“单元生死技术”功能进行扩展,采用Visual C++6.0集成开发环境MFC,集成了Pro/E二次开发语言Pro/Toolkit和ANSYS二次开发语言APDL,开发了桥式起重机桥架结构人机交互参数化建模及有限元分析可视化软件.通过软件模拟计算得到桥式起重机焊接箱形主梁的裂纹扩展路径,有限元分析结果与桥式起重机的实际情况相吻合.     

少载荷级数下桥式起重机桥架疲劳安全寿命研究

提出了一种针对少载荷级数作用下的桥式起重机桥架裂纹萌生寿命计算的新数值模拟方法。该方法利用ANSYS软件中的生死单元模拟吊重起升和小车运行,得到桥架在3级载荷作用下的瞬态应力响应,将应力数据集导入到疲劳软件FE-SAFE中,根据多轴局部应力应变算法,基于Morrow平均应力修正下的Brown Miller损伤模型,对32t/A6桥式起重机桥架进行疲劳分析。计算结果表明,桥架疲劳寿命满足使用要求,疲劳失效主要发生在端梁腹板的拐角处。     

桥式起重机主梁结构多源不确定性混合可靠性分析

为了预测桥式起重机金属结构的可靠度,采用凸模型非概率研究桥式起重机的可靠性,在只知道不确定参量的界限而不知其分布情况的条件下,即可求得各功能函数的可靠度。针对起重机金属结构中存在的不确定性因素并不单一,且是随机性、模糊性和非概率不确定性共同作用的结果,首先基于凸模型计算单一变量的结构可靠度;然后基于主梁结构的加工尺寸、起重量、材料边界条件等不确定性,建立了以主梁金属结构强度、刚度、整体稳定性失效模式的凸模型非概率可靠性分析模型,通过混合可靠性模型求和计算,得到主梁结构的混合可靠度。该模型更加切合实际,从而推导出一种桥式起重机主梁金属结构的混合可靠性计算方法,也建立了一些适用于复杂工程问题的结构可靠性分析方法;最后基于凸模型,针对工程实际中大量存在的"未知但有界"参数的结构可靠性分析问题,通过数值算例验证该混合模型的有效性和实用性,对现有某型号桥式起重机主梁金属结构工况进行了混合模型可靠性分析,结果表明,该可靠性模型意义明确,对模糊信息的处理也比较合理,可作为混合可靠性计算方法的一种补充,用该方法得到的桥式起重机强度、刚度、稳定性混合模型可靠度符合实际情况。     

桥式起重机结构失效与轻量化设计制造的问题探讨

本文以一台使用了10年的桥式起重机主梁腹板失稳作为案例,用有限元软件ANSYS建立了主梁的动态模型,对设计强度和局部稳定性进行验算,并通过应力测试手段实测结构加载过程的受力变化,将实测值与模型计算值进行对比分析,论证了主梁结构失稳的原因与结构轻量化设计制造的因果联系,为设备结构技术状态的评估和管理提供了科学的依据。     

基于PHI2的桥式起重机结构时变可靠性分析

为探究时间累积效应对起重机失效概率的影响,提出基于改进的PHI2的起重机金属结构时变可靠性分析方法。以桥式起重机为例,首先,分析起重机金属结构受力,选取与材料许用应力以及结构许用刚度差值最小的危险点进行结构数值分析;其次,用响应面法(RSM)近似构造功能函数;最后,通过改进的PHI2方法求得上穿率,从而获得起重机金属结构随时间累积的失效概率。结果表明:考虑时间累积效应的可靠性指标明显低于未考虑时间累积效应的可靠性指标。     

高层混凝土空间网格盒式多筒结构抗震性能静力弹塑性分析

介绍了高层钢筋混凝土空间网格盒式多筒结构这种新的结构体系,并采用有限元分析软件对新型结构抗震性能进行研究.以某地拟建工程为例进行静力弹塑性分析,研究不同水平侧向力分布模式对盒式多筒结构的影响,并与动力时程分析的结果进行对比,选出盒式多筒结构适合的水平侧向力分布模式,进而对盒式多筒结构进行抗震性能静力弹塑性分析.结果表明,振型分解反应谱法分布模式对于盒式多筒结构这样一个新型结构体系最为适宜,并得出了盒式多筒结构在罕遇地震下各项参数都远优于规范限值、塑性铰出现顺序满足规范要求、抗震性能优越的结论.盒式多筒结构在高层建筑中较为适用,一个筒作为一户,充分体现了"大开间、灵活划分居室"的优势.研究可为空间网格盒式多筒结构的推广起到一定的促进作用,同时可以为盒式结构设计的相关研究提供参考.     

基于经验模态分解的桥式起重机振动模态分析

以机械系统模态分析理论为基础,分析了桥式起重机简支梁模型振动特性,提出了基于经验模态分解的桥式起重机模态分析方法。简支梁振动响应通过经验模态分解处理得到固有模态函数,分析表明固有模式函数与振动模式函数具有较高的一致性。最后通过简支梁振动实验验证了桥式起重机EMD分析方法的可实现性。基于EMD的桥式起重机模态分析方法对于在用、维修和改造桥式起重机的模态分析具有重要意义。     

桥式起重机安全评估指标体系研究和系统设计

在对桥式起重机的设计、结构组成和常见事故故障资料进行调查研究的基础上,分析了桥式起重机在工程应用中遇到的不安全因素,建立了较完善的安全评估指标体系。设计了一种基于模糊神经网络的桥式起重机安全评估系统并对系统的软件功能设计进行了初步探讨。建立了模糊神经网络评估数学模型,利用MATLAB工具对模型进行了仿真验证,结果表明此模型是可行的。通过研究,为进一步针对桥式起重机展开定性、定量评估及安全管理与决策提供了有益参考     

桥式起重机桥架主梁安全性鉴定及加固

阐述了桥式起重机桥架主梁安全性鉴定的内容。依据检测鉴定的要求和规范,检测了桥架主梁的跨度、对角线、变形、应力应变、构件损伤状况、焊缝探伤。对结构的承载力进行验算分析,给出了加固方案、施工方法,消除了结构的隐患,恢复了起重机的起重能力。     

基于CDR的典型大跨梁桥施工全过程抗震安全评价

为减小施工桥梁的地震损失,基于桥梁在施工过程中发生地震损伤和破坏的现实,以3座典型大跨悬臂施工连续梁桥为对象,在分析地震需求和抗震能力的基础上,采用能力需求比(CDR)法,研究大跨梁桥施工全过程的抗震性能和抗震安全性。研究结果表明,在悬臂施工全过程中各构件各部位的能力需求比均大于2.5,悬臂施工全过程结构抗震安全;抗震易损的部位分别位于墩底、桩顶和1号-GPZ(KZ)3SX支座;最小能力需求比集中于8号梁段、9号梁段、边跨合龙、中跨合龙和桥面施工等阶段;抗震设计应在施工的维度上,重点关注地震风险相对较大的施工阶段,确保抗震安全。