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。     

基于区间分析的履带起重机结构非概率可靠性研究

臂架结构作为履带起重机的重要部件,其结构的强度、刚度和稳定性决定了整个起重机的安全性和使用性能。为了预测履带起重机臂架结构的可靠度,采用区间非概率研究履带起重机的可靠性,只需知道不确定参量的界限而不需知道其分布情况,就能求出各功能函数的可靠性指标;将履带起重机臂架的额定起重量、起升载荷偏摆角度、起升冲击系数等不确定参量看成区间变量,建立了以臂架强度、刚度、整体稳定性为失效模式的可靠性分析模型;将区间变量标准化,在标准化区间变量的扩展空间中,按无穷范数度量从坐标原点到失效面的最短距离,以此来判断结构的非概率可靠度。最后,用该模型对现有某型号履带起重机臂架进行了可靠性分析,结果表明,用该方法得到的履带起重机区间非概率可靠度η1,符合实际情况。     

影响大型复杂机械钢结构系统可靠性的因素分析

以结构力学为理论依据,以有限单元法为基础,借助和参考有关有限元程序设计方法,按照结构系统可靠性失效模式分析的要求,采用编程语言研制成功基于有限元的可靠性分析软件RAPS(Reliability Analysis Program of Structure based on FEM),运用该软件对立体车库钢结构的可靠性进行具体的分析;对判定结构系统失效与否的失效准则进行讨论和分析,并针对立体车库钢结构,得出合理的失效准则和系统可靠度的计算方法;通过实例说明约界参数CAP、失效路径长度和系统复杂程度对失效准则和系统可靠度结果的影响。     

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。     

基于未确知测度理论的桥式起重机安全评估

针对未确知测度模型简单、实用和可靠的特点,采用未确知理论建立了起重机安全状况评价模型来评价桥式起重机安全状况.运用未确知测度模型,将评价指标属性看做是未确知的,通过置信度λ确定桥式起重机的安全状况.实例研究表明,运用未确知测度模型进行起重机安全评价,理论上是合理的,计算结果是可信的.本方法既考虑了空间的有序性,也考虑了信息的不确定性,使评价结果更趋向合理、精细.     

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。     

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。