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.     

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。     

基于反应谱CQC法的桥式起重机抗震薄弱点分布规律研究

结构抗震设计中,广泛应用反应谱CQC法计算结构的地震作用及其效应。本文建立了6个型号的典型双梁桥式起重机有限元模型,在静应力计算的基础上采用模态分析,基于反应谱CQC法,对典型桥式起重机的结构进行了地震响应分析,归纳总结了七个抗震薄弱点。经分析,起重机主梁中部与小车接触点为地震工况中桥架最大应力位置。基于有限元软件的方法,可为其他类型起重机的抗震薄弱点分布确定提供参考。     

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.     

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。     

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。     

起重机基于ANSYS的设计验证性分析

为了保障起重机的安全,在设计之后便会对其设计进行计算验证,特别是其金属结构和整机的性能。本文以桥式起重机为分析目标,为了解决计算上的不足和增高精确性,用国际领先且在工程领域最为广泛的ANSYS软件来进行计算。用该软件的参数化设计来建立起重机的三维模型。通过在不同的工况下载荷的施加,仿真出在该载荷下的应力应变值,并与设计的目标进行对比,通过验证在不同的工况下的载荷组合、强度、静刚度和支腿的稳定等多项指标来分析判断设计是否合理。为设计人员提供参考依据。     

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。     

基于实际测量与理论计算的装卸桥使用寿命分析

以浙江巨化集团热电厂露天煤场zQ5t-40m-A8抓斗装卸桥为研究对象,一方面采用超声波测厚仪（型号：CTl60）现场测量主梁多个截面的板厚,以此数据来计算主梁的强度和刚度是否满足使用要求;另一方面运用断裂力学,分析焊接箱型主梁在循环往复的交变载荷作用下弹塑性裂纹的扩展和失稳规律,并相对准确的预估出起重机的疲劳寿命。通过主梁刚度、强度和疲劳寿命的分析计算,对于减少起重机腐蚀、疲劳破坏事故的发生,指导起重机设计、制造、维护和特种设备检验分析等方面具有极其重要的意义。     

门式起重机起升动载荷分析

以某工厂门式起重机为研究对象,利用轴套力建模法和编制相应CMD命令文件建立了钢丝绳模型,对部件添加材料属性,并对整机施加相应的约束、载荷和驱动,实现了门式起重机的虚拟样机建模。研究了不同的调速方法对起升动载荷的影响,采用联合仿真法对比分析了串电阻调速和变频调速法对动载荷的影响,为门式起重机的疲劳寿命研究提供数据支撑。     

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。     

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     

大吨位桥式起重机主梁静刚度检测方法

探索了一种基于弹性理论的桥式起重机静刚度的近似测量方法,可大幅度减轻配重工作的难度并在现场检测中得到应用。     

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。