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。     

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。     

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。     

连续油管疲劳损伤的磁记忆检测试验研究

连续油管工作在大位移塑性变形条件下,受力复杂,工况恶劣。其破坏形式多种多样,尤以疲劳居多。根据连续油管的工作原理,利用磁记忆检测方法,进行连续油管全尺寸疲劳试验,研究连续油管在内压、轴向拉伸及弯曲等交变载荷作用下,疲劳破坏过程的磁记忆特征信号变化规律,采用区域积分面积-寿命关系曲线,分析大位移塑性变形下的连续油管疲劳损伤过程的磁记忆信号特征值的规律。试验表明:磁记忆特征值可以很好的描述连续油管疲劳损伤程度,为现场连续油管服役过程工作寿命及损伤程度的判定提供依据。     

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。     

一台龙门式起重机倒塌原因的分析

分析了一台龙门式起重机由于金属结构严重疲劳破坏,引起金属结构局部断裂,以至整机失稳导致该起重机倒塌的设备事故;呼吁国家有关部门,应尽快制定我国大型起重设备金属结构报废的法规文件和标准。     

塔式起重机疲劳寿命分析及检验探讨

针对塔式起重机长期运行出现的疲劳破坏问题,通过ANSYS软件对塔机进行有限元分析,基于断裂力学对塔机展开疲劳寿命预测,结果表明:塔机的吊臂最易发生疲劳破坏,对某型号塔机的疲劳裂纹扩展寿命预测为寿命预测为1.566×10~6次,且裂纹尺寸10mm以下时相对安全,研究结果对塔机的设计、制造和检验有一定的指导意义。     

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。     

起重机带初始缺陷焊缝的疲劳寿命试验研究

本文针对带有未焊透缺陷的焊缝试件,进行了疲劳寿命试验,对相应的疲劳数据进行了数据处理和分析,为起重机焊缝疲劳性能研究积累数据,可为今后相关规范规程的编制提供参考依据。     

应力集中对起重机疲劳强度影响实例分析

从使用角度出发,直观介绍电动葫芦门式起重机应力集中影响疲劳强度的现象,从受力分析以及应力集中方面分析裂纹产生的原因,根据国内设计手册以及相关标准,提出减小应力,降低疲劳破坏的解决办法,供施工单位及检验人员参考。     

关于起重机金属结构剩余疲劳寿命的讨论

起重机的金属结构构件在使用若干年后其疲劳寿命都有所下降,直接影响起重机的安全使用,需要作出估测。为起重机设备管理人员的安全检测与维护提供参考。就国内外目前正在研究的几种起重机剩余疲劳寿命估算方法进行了讨论。     

塔式起重机的稳定性

塔式起重机的稳定性是指塔式起重机在自重和外载荷的作用下抵抗翻倒的能力。塔式起重机大体包括上回转式、下回转式和自升附着式3种形式。这些塔式起重机都可能由于种种原因翻倒。一、超载1．起重力矩限制器失灵片面追求生产进度，人为超载使用或违章作业，引起超载，造成整机倾覆。起重力矩限制器是塔式起重机最关键的安全装置。每班作业前都应检查、试验，确认可靠后再开始作业。2．作业超过设计规定的工作级别循环次数超过利用等级，由于交变载荷的作用，导致钢结构早期疲劳破坏（如焊缝和母材开裂）。在实际使用中，常发现把建筑施工用…     

典型压力容器用钢13MnNiMoR的高温疲劳性能研究

低周疲劳破坏是压力容器的主要失效形式,研究压力容器用钢在高温下的疲劳性能,对于保证该类结构在高温下的安全运行,具有重要意义。本文对典型压力容器用钢13MnNiMoR,进行了高温拉伸实验,获得了高温拉伸力学性能随温度的变化规律;进行了高温低周疲劳实验,获得了不同温度下的疲劳性能,建立了相应温度下的应力寿命曲线,并分析了应力寿命曲线随温度变化趋势;根据实验结果对JB4732中疲劳设计曲线是否适用于中高温进行了讨论,并对其在高温下的修正工作提出了想法。     

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.     

基于现场测试的门式起重机仿真检测

本文以MG16-18A3D为样机运用ANSYS软件对其进行不同工况下的有限元分析,探讨基于现场低载荷检验的仿真检测,根据每台的实际情况预测起重机在额载情况下的受力情况,以此判断该起重机结构强度是否合格;并对该方法进行试验验证。     

某炼钢厂钢吊车梁疲劳承载力检测评估

为了研究钢吊车梁疲劳承载力的检测评估方法,在某炼钢厂一套完整的生产工艺流程中,对钢吊车梁正常工作状态下的动应变进行长时间采样,得到应变时程曲线;然后采用雨流计数法对该段应变时程曲线的变化幅值进行统计,通过钢材的弹性模量换算将应变转换为应力,得到不同应力幅值出现频率的统计表并推导出等效应力幅;当等效应力幅小于规范要求的疲劳截止限时,说明该钢吊车梁的疲劳承载力满足正常使用要求。为了对该检测评估方法的可靠性进行验证,采用有限元分析,其计算结果与试验结果一致,进一步证明该检测评估方法的适用性和可靠性。     

海洋立管内流流动分析及疲劳寿命预测

涡激振动是立管发生疲劳破坏的关键因素之一。为了更加准确预测其疲劳寿命，基于Van Der Pol尾流振子模型，考虑内外流共同作用对立管的涡激振动影响及横向和顺流向的耦合作用，建立了立管涡激振动方程，用Hermit插值函数和Newmark-β法对方程求解，进一步采用P-M准则对立管疲劳寿命进行分析。并且通过设计试验对模型进行验证，最后研究管内流速对位移响应和疲劳寿命的影响。结果表明:立管振动位移随内流流速的增加而增加，造成立管疲劳寿命降低；通过增大顶张力可以有效消除内流的影响；立管两自由度涡激振动疲劳寿命大体相等，因此双向耦合作用在立管振动分析中应给予足够重视。     

眼动指标检测管制疲劳的性能研究

为了挖掘更多检测管制疲劳的眼动指标,利用模拟塔台管制软件和眼动仪搭建试验平台,采集被试的眼动数据和主观疲劳的程度值,通过其疲劳前后眼动指标差异的显著性、与疲劳的相关性、以及受试者的工作特征曲线(ROC)分析,探讨了各眼动指标检测管制疲劳的性能。结果表明:疲劳前后被试的扫视速度、注视点和平均注视时长差异显著,扫视幅度无显著差异;扫视幅度与疲劳无相关性,平均注视时长与疲劳呈弱相关,扫视速度和注视点数与疲劳均呈中等以上的显著相关;利用注视点、扫视速度二元分类识别疲劳的效果为接近较好水平,是有潜力的管制疲劳检测指标,可为管制员疲劳检测和预警提供试验支撑。     

塔式起重机螺栓疲劳断裂分析

结合某塔式起重机螺栓断裂实例,对螺栓断口、化学成分及螺栓硬度等进行分析。结果表明:螺栓热处理工艺不合理,螺栓表面脱碳、整体硬度不符合使用要求,会导致起重机螺栓发生疲劳断裂。