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。     

基于区间分析的起重机结构非概率可靠性分析

起重机结构相关变量由于缺乏试验数据,数据统计结果往往存在一定的不确定性,很难准确地用概率模型来描述,而且,概率可靠性对概率模型参数十分敏感,概率数据很小的误差都可能导致结构可靠性计算出现较大误差。基于此,提出了基于区间分析的起重机结构非概率可靠性方法。在实际工程结构中,有时虽然不能得到不确定参数的精确概率分布,但这些参数所处的范围或界限却易于确定,非概率可靠性分析方法可以将机械结构的不确定性参数用非概率区间分析描述。该方法将区间分析与结构可靠性进行结合,研究了具有区间特性的设计参数与结构响应之间的映射关系,通过计算机械结构功能函数中强度和应力的区间范围,给出了描述结构非概率满意度可靠性指标的计算方法。利用区间运算规律确定了起重机结构非概率满意度可靠性指标的求取步骤。以起重机结构为实例,运用基于区间分析的非概率可靠性分析方法,计算了起重机臂架的可靠度,同时分析了区间运算中区间扩张问题。实例表明,运用区间分析能够较准确地描述起重机结构的可靠性问题。     

起重机臂架结构的凸模型非概率可靠性分析

为预防大型工程中起重机安全事故,通过建立模型来衡量起重机臂架结构非概率可靠性。首先利用凸模型非概率可靠性相关理论,构建有代表性的凸模型——广义无穷范数模型,并用该模型来定义非概率可靠性指标;其次分析影响臂架结构非概率可靠性的不确定性参数;最后在凸模型的基础上,将非概率功能函数代入非概率可靠性指标中,求出臂架结构非概率可靠性。以某企业履带式起重机臂架结构为例予以分析,验证模型的有效性。研究表明:利用该模型分析臂架结构强度、刚度、稳定性等3方面,其结果与实际情况相符。     

非概率响应面法在起落架结构安全性评估中的应用

由于起落架结构的安全性分析参数多为区间变量,随机分布较难获得,采用传统的概率分析方法受到一定的制约.基于此,针对起落架运营事件的严重度分析,提出了基于区间理论的起落架结构非概率可靠性方法,在只知道不确定参量的界限而不知其分布情况的条件下,即可求得结构的可靠度.以非概率可靠性理论为基础,结合响应面法建立结构的非概率模型,并通过改进的解析方法求解非概率可靠性指标.以某型飞机起落架结构为研究对象,对起落架结构进行数值分析获取建立非概率模型所需的数据样本,进而进行结构的安全性评估.算例分析表明,非概率可靠性方法能够有效评估起落架结构的安全状态,可为飞机结构的运营安全性分析提供参考.     

桥式起重机结构可靠性失效准则与剩余寿命评估准则

针对确定可靠性失效准则和剩余寿命评估准则时,未与起重机结构实际相结合的特点,笔者将机电类特种设备钢结构系统的可靠性分析失效准则与结构剩余寿命评估准则有机的统一起来,以桥式起重机结构系统为研究对象,确定了桥式起重机钢结构系统的具体失效准则,即从静强度、疲劳强度、刚度、整体稳定性、局部稳定性以及最大失效路径长度等多方面进行评价。通过对桥式起重机起重量摄动引起刚度失效比重变化结果对比,验证了结果的正确性。该方法可为起重机可靠性与剩余寿命评估做好前期准备,为机电类特种设备安全评估方法提供一条新理论新思路。     

基于时变失效的桥式起重机结构可靠性分析

为提高我国起重机产品的安全可靠性水平,用时变可靠性理论分析桥式起重机金属结构。以桥式起重机金属结构为研究对象,时变可靠性理论为基础,研究桥式起重机金属结构的载荷时变可靠性模型和抗力时变可靠性模型,建立桥式起重机金属结构失效状态的时变可靠性数学模型。通过工程算例分析,揭示金属结构抗力随时间衰减与否对可靠度与失效概率的影响,得到不同金属结构抗力衰减系数下桥式起重机主梁金属结构可靠度和失效概率。探索桥式起重机金属结构时变可靠性安全评估方法。对比金属结构抗力衰减系数分别为0.000 2和0.000 3时的分析结果,发现金属结构系统的可靠性随金属结构抗力衰减系数的增加而降低。     

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。     

基于ANSYS的可靠度分析方法及应用

通过对可靠度分析的概述理解到现代工程分析中实体模型不确定因素众多,进而带来分析的不准确性。基于有限元分析软件ANSYS提供的概率设计系统(PDS)的概率分析功能,使对结构的概率分析非常容易。根据结构的失效模式来确定结构功能函数,由此建立结构极限状态方程,再运用结构可靠度分析中的蒙特卡洛法(MCS法)利用结构的失效频率来估算其失效概率。在本文中提出了利用ANSYS的概率分析功能结合MCS法进行结构的可靠性分析的方法,并通过一个实例具体说明了利用ANSYS的概率分析功能实现结构的可靠性分析的可行性。     

桥式起重机金属结构的可靠性优化研究

桥式起重机金属结构在设计阶段就需要兼顾轻量化与安全性能要求。以概率模型来简化影响结构可靠性的不确定因素,以可靠度来衡量结构的安全性,建立了桥机金属结构概率可靠性优化的数学模型,获得了兼顾轻量化和可靠性要求的最优解。可靠性优化设计方法既能实现桥式起重机金属结构的轻量化和安全可靠双重目标,是对优化设计方法的进一步创新,并弥补了优化设计的不足,既符合可靠性设计的要求,又能贴合绿色设计的节能环保理念。     

基于模拟的腐蚀管道可靠性分析

腐蚀失效是压力管道失效的主要模式之一。通常采用腐蚀管道剩余强度估算的方法 ,评价腐蚀管道的安全性。腐蚀管道的剩余寿命则采用可靠性理论计算得到。以各种局部腐蚀缺陷的评定方法来建立模拟模型 ,直接采用蒙特卡罗模拟可以计算得到不同时间下的管道的失效概率 ,同时根据目标可靠度来确定腐蚀管道的剩余寿命。含多个腐蚀缺陷的管道的失效概率需要考虑缺陷间的相关性。采用模拟方法可以计算失效概率的秩相关 ,避免采用独立假设来计算管道的失效概率     

Comparison of Two Methods for Judging Distances Near Overhead Power Lines

Sixteen certified crane operators performed several series of boom movements toward a segment of a typical power line using a 100-ton lifting capacity crane equipped with an 18-m boom, a single lifting cable, and a hard ball hook. The operators were instructed to stop the crane movement when the lifting cable reached the edge of the danger zone located 3 m from the power line. To achieve each maneuver, they evaluated the distance between the nearest wire and their crane using two methods: free sighting and the use of highly visible markers delineating the edge of the danger zone. The dependent measure was the distance between the lifting cable and the edge of the danger zone. Results showed that operators were generally unreliable when judging the distance between their crane and the power line when sighting the power line directly, but the use of markers proved to be much more precise and reliable in targeting the edge of the danger zone.     

Tower crane safety in the construction industry: A Hong Kong study

Tower cranes are extensively used for lifting materials in construction sites. Most construction sites are very confined and close to public. Tower crane accidents not only hazard workers in construction sites, but also pedestrians. This paper investigates tower crane safety in related to the understanding and degree of executing statutory requirements and non-statutory guidelines for the use of tower cranes in the Hong Kong construction industry. A questionnaire survey and structured interviews are conducted. It is found that human factors are attributed to tower crane safety. Indolent performance of requirements or responsibilities of practitioners in tower crane operations is found. Inadequate training and fatigue of practitioners are one of the main reasons causing unsafe practices of tower crane operations. Recommendations for improving safety performance in tower crane operations are also discussed.     

建筑施工起重机械事故一线作业人员不安全动作规律研究

为有效预防建筑施工起重机械事故,笔者将建筑起重机械一线作业人员按工种分为设备驾驶员、现场施工人员、安拆维修工和信号司索工4种。以行为安全“2-4”模型作为分析工具,对70起建筑施工起重机械事故样本中各类人员不安全动作进行分析。结果表明:建筑施工起重机械事故一线作业人员发出不安全动作196次,其中设备驾驶员发出不安全动作29次,占比41.43%,安拆维修工、信号司索工、现场施工人员分别发出不安全动作18、14和9次,占比分别为25.71%、20%和12.86%。一线作业人员常见的不安全动作是擅自拆除或起吊、未佩戴劳动防护用品、作业现场环境误判断、违反安全操作规程、资质不足作业,其中资质不足作业、违反安全操作规程和作业现场环境误判断发生频次最高。     

塔式起重机金属结构的振动模态校核与非接触测量

塔式起重机的结构特点和使用要求决定了它不可避免产生振动。详细介绍了使用有限元法求解塔机的振动模态的步骤。使用非接触法测量塔机的振动频率,给出塔机振动的架构、算法设计、数据结果及处理。试验证实,使用有限元法可以对塔机的金属结构振动进行有效分析和计算,与非接触法测量的结果接近,误差在15%以内。通过对非接触测量的结果分析可以得到塔机金属结构不同部件间刚度强弱的关系。     

塔机起重作业夜间照明工效的BIM辅助优化研究*

为提升塔式起重机施工作业的夜间照明工效水平,采用数学模型和BIM技术相结合的方法,以灯源的光通量及入射角为光学驱动参数,模拟眩光值、照度及其均匀度等光学变量,建立照明工效的光度学BIM辅助优化模型,优化起重作业照明灯源光学参数。研究结果表明:对塔式起重机施工作业区照明灯源光学参数进行组合优化后,夜间起重作业面照度及其均匀度显著提升,眩光值满足起重作业视觉环境条件。研究结果可为塔式起重机夜间起重作业照明方案设计提供科学依据。     

塔机驾驶员的持续性视觉注意负荷研究

为提高塔机作业安全工效，基于视觉心理学、认知心理学理论，利用眼动追踪技术记录驾驶员视觉行为数据，分析和评估塔机驾驶员视觉转移过程的表征参数，结果表明:起重作业过程中驾驶员注视时间长，视知觉资源主要集中于起吊物，保持持续性注意状态，以维持高效起重作业，心理负荷较大；起重作业不同子过程注视时间与瞳孔直径差异较大，在空中平移过程中注意力较为分散，瞳孔直径较小，心理负荷较小。据此，提出了塔机起重作业的人因工效改善方向，为起重作业安全实施提供决策支持。     

桥(门)式起重机安全运行监控记录装置的研制

针对桥式、门式起重机结构、运行和事故特点,应用微电子技术、集成电路和软件技术,研究开发由拱度监测、起重量监测、起升钢丝绳偏角监测、起升高度监测、制动器性能监测以及大车行走同步监测等6个模块组成的安全运行监控记录装置,对桥式、门式起重机运行中可能产生的安全隐患进行实时监测,并实现这些参数的实时显示、危险报警和紧急控制,对该装置的信号采集、传送、处理以及各功能模块之间的接口对接进行较详细的阐述。实例应用表明,该装置选择的6个监控参数能实现预期的安全保护功能和监控目的。     

起重机械轨道清扫器的失效形式分析与优化

轨道清扫器是起重机械上重要的安全防护装置之一。对于桥、门式起重机而言,因其轨道附近堆积物料复杂,轨道清扫器的设置与工作状况往往直接影响整机的安全。本文笔者探讨了传统轨遒清扫器形式及其失效模式,自主研发的新型起重机械轨道清扫器能够很好的起到轨道清扫和避免运行车轮脱轨等危险事故地发生,保证了起重机械使用过程中运行的可靠性和安全性,一定程度地减少事故发生。     

柔性拉索单臂架起重机臂架防后倾分析

在我国中、小内河港口，柔性拉索单臂架起重机极易发生臂架后倾事故。采取控制臂架不平衡力矩的方向、限制臂架倾角和起升高度、设置紧接断电开关等措施能有效地防止臂架后倾事故的发生。