起重机结构疲劳剩余寿命评估方法研究

针对机械结构的主要破坏形式——疲劳破坏,以桥式起重机焊接箱形主梁为研究对象,根据断裂力学Paris-Erdogan方程,结合Miner疲劳损伤累积理论,应用实验所得数据,推导出疲劳剩余寿命公式。采集不同类型,不同额定起重量起重机一段时间内相应起重量的工作次数数据,以模拟出危险点处相应的载荷谱。以VC++为开发平台,研制完成桥式起重机疲劳剩余寿命评估软件。该软件可模拟实现普通、铸造桥式起重机的疲劳剩余寿命估算,并与实验结果进行比较,表明具有较高的吻合性和实用性。     

起重机在特殊工况下的静刚度与动刚度安全性分析

通过对一台桥式电磁起重机静刚度和动刚度的理论计算,以及对其主梁的探伤检查,分析了桥式起重机在特殊工况下的静刚度和动刚度,指出了在设计时应考虑的安全性问题。     

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。     

在役桥(门)式起重机金属结构疲劳寿命预测分析

针对在役桥(门)式起重机金属结构安全性能评估中的疲劳寿命预测问题,以Paris公式的等幅载荷疲劳裂纹扩展寿命计算公式为基础,结合Miner线性累积损伤理论,推导了一种用于变幅和随机载荷的起重机金属结构疲劳寿命计算模型。结合相关的试验数据,对模型中的多个参数进行分析,用试验推荐值进行随机载荷下集装箱门式起重机金属结构的疲劳寿命计算,并对影响疲劳寿命的主要因素进行分析说明。模型假设条件少,公式简便,适用于桥(门)式起重机金属结构的疲劳寿命预测。     

起重机械疲劳寿命分析预测软件开发及工程应用

随着国民经济的快速发展,起重机械的应用越来越广泛。在役起重机械的疲劳及由此引起的安全问题也愈来愈突出。以名义应力法为疲劳寿命预测的基本方法,采用双参数雨流计数法对随机载荷进行处理,根据Miner线性累积损伤模型计算随机载荷引起的疲劳累积损伤,然后对疲劳寿命做出分析预测。基于Matlab软件的图形用户接口开发环境,设计了工程应用型的疲劳寿命分析预测软件。采用所开发的疲劳寿命分析预测软件对起重机热点区的累积损伤和疲劳寿命进行分析计算与预测。根据4个测点的疲劳寿命分析结果,说明本文采用起重机结构疲劳损伤寿命预测方法比较合理,开发的疲劳寿命分析预测软件具有较好的工程应用价值,为快速进行在役起重机的疲劳寿命评估提供了平台。     

基于损伤-断裂力学理论的起重机疲劳寿命估算方法

鉴于断裂力学无法估算裂纹形成寿命及难以确定其初始裂纹尺寸,提出将损伤力学与断裂力学相结合共同估算起重机疲劳寿命的思想。针对Paris公式应用的局限性,提出将裂纹扩展率与应力强度因子幅对数线性阶段的某一裂纹尺寸作为裂纹形成寿命和裂纹扩展寿命的分界点。用损伤力学估算疲劳裂纹的形成寿命,用断裂力学估算疲劳裂纹的扩展寿命,两者寿命之和构成起重机的疲劳全寿命。这样做既能避免断裂力学寿命估算中确定初始裂纹尺寸的混乱现象;又能确保Paris公式应用在裂纹扩展率与应力强度因子幅的对数线性阶段。试验验证结果表明,估算疲劳全寿命和试验寿命基本吻合。     

起重机主梁裂纹修补参数的研究

采用ANSYS有限元分析软件，对因出现裂纹的起重机主梁而添加的补强板进行系列计算，得出修补后主梁裂纹的应力及应力强度因子的变化规律，结果表明，只有采用适当参数的补强板，才可消除起重机主梁裂纹的扩展趋势，从而保证起重机的安全。     

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SolidWorks铸造起重机主梁结构疲劳寿命分析

铸造起重机起重量大、工作级别高,试验周期长、成本高,用试验的方法验证其疲劳破坏不易实现。应用Goodman曲线方程估算材料基本的S—N曲线,基于SolidWorks Simulation疲劳分析模块对主梁结构进行疲劳分析,并通过工程实例验证了起重机在其服役期内发生疲劳破坏的可能性。     

铸造起重机焊缝裂纹分析及修补方法探讨

本文针对钢厂一台铸造起重机在端梁与主梁连接处发生焊缝开裂的现象,在进行现场勘查后,并结合实际吊载工况,从材料、制作工艺、焊缝布置、主梁疲劳受力状况等原因进行了分析,找出了导致焊缝开裂的原因,同时探讨了焊缝的修补方法,并经实践论证,此修补方法有效地延长了设备的寿命,杜绝了安全隐患,也取得了一定的经济效益。     

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。     

非标型钢在起重机制造中误用的技术分析

目前国内的电动葫芦门式起重机主要是采用工字铜作为电动葫芦的运行轨道，工字钢的局部强度对起重机主梁的强度起着至关重要的作用。本文以制造监检中发现的一类非标工字钢进行分析计算，得出了非安全性的结论，提出了整改措施。对起重机的制造监检及定期检验有一定的参考价值。     

冶金行业中起重机结构安全检测评估应注意的几个问题

冶金工业中起重机的各种机构和电气设备的损坏,可以利用大修期予以替换、更新,然而,对于金属结构部分,尤其是桥架主梁,经过长期运行,负荷越来越重,主梁很容易产生下挠和疲劳,进而出现疲劳裂纹,甚至主梁断裂,发生坠车事故。故对于服役年限较长的,尤其是超年服役的冶金行业中起重机结构进行综合检测,给出安全使用评估意见是完全必要的。     

基于Visual Basic语言下电动单梁起重机强度校核软件设计开发

由于我国在电动单梁起重机截面尺寸方面没有统一的标准，在检验过程中经常发现同样型号规格的电动单梁起重机，不同制造厂的截面尺寸各不相同，这就给检验带来了难题。如何在检验现场就能够通过量取截面尺寸，计算其强度和刚度是否达到相关标准要求，就显得极为迫切。本文正是从这一目的出发，通过Visual Basic语言。编写了一个电动单梁起重机强度校核软件，能够让检验员在检验现场通过笔记本电脑运行，来判定该起重机强度和刚度是否符合要求。     

采用激光测距仪测量起重机主梁的下挠值及永久变形

<正>在桥架型起重机安装监督检验和定期检验时,需要测量在额定载荷时主梁下挠值和静载试验时主梁的永久变形,用以考察主梁的静刚度和强度。1常用方法《起重机械监督检验规程》中规定的方法为水准仪法或钢丝法,是通常采用的检验方法。1.1水准仪法水准仪测量法分为将水准仪放桥架上和地面上两种。     

车用CNG2气瓶金属内胆低周疲劳行为分析

在对CNG2气瓶进行有限元分析的基础上,对应变集中区域的应力进行了分析。运用Manson-Coffin公式,结合气瓶内胆的应变疲劳性能计算得到疲劳寿命,计算结果与气瓶疲劳试验寿命相符。制造过程中使用预紧工艺或过载方式产生塑性变形和残余压应力,可以提高应力强度范围门槛值,使裂纹启裂减慢,从而延长了气瓶的疲劳寿命。     

FN1000m~2换热器管板与球封焊接结构安全性分析

以JB 4732标准对某企业FN1 000 m2换热器进行管板与球封焊接结构疲劳寿命计算,校核其疲劳寿命是否满足企业要求。疲劳寿命计算是在有限元应力分析结果满足JB 4732对强度要求的前提下,依据JB 4732中附录C疲劳寿命计算准则,计算FN1 000 m2换热器在交变载荷下允许最大应力循环次数。计算结果大于企业所规定的应力循环次数,满足了企业对换热器管板与球封焊接结构安全性疲劳寿命要求,节约了疲劳试验的时间与成本,对企业进行换热器结构优化具有指导意义。