橋式起重機(jī)箱形主梁結(jié)構(gòu)疲勞壽命研究.pdf

1、橋式起重機(jī)作為現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)與起重運(yùn)輸業(yè)中必不可少的特種設(shè)備之一，目前已廣泛應(yīng)用于在鐵路交通、鋼鐵化工、港口碼頭以及物流周轉(zhuǎn)等部門和場所。然而，橋式起重機(jī)卻是大型機(jī)械設(shè)備中隱藏危險(xiǎn)因素最多、發(fā)生傷亡事故幾率最大的特種設(shè)備，國內(nèi)外每年不斷頻發(fā)的起重設(shè)備事故，造成了極其嚴(yán)重的人身傷害及財(cái)產(chǎn)損失。根據(jù)大量統(tǒng)計(jì)資料顯示，這些事故中，最常見、最嚴(yán)重的是以疲勞裂紋為特征的橋式起重機(jī)焊接箱形主梁結(jié)構(gòu)的疲勞破壞。橋式起重機(jī)的箱形主梁結(jié)構(gòu)是其主要的承載構(gòu)件

2、，橋式起重機(jī)的工作特點(diǎn)決定了此類結(jié)構(gòu)的主要破壞形式為隨機(jī)載荷作用下主梁的疲勞斷裂，而主梁的斷裂就意味著整個(gè)橋式起重機(jī)壽命的終結(jié)。因此，進(jìn)行在役橋式起重機(jī)箱形主梁結(jié)構(gòu)的疲勞裂紋擴(kuò)展規(guī)律的研究和箱形主梁剩余疲勞壽命的預(yù)測，可以預(yù)防其疲勞斷裂破壞事故的發(fā)生，并對(duì)于橋式起重機(jī)的設(shè)計(jì)、制造、使用及維修具有重要的指導(dǎo)意義。
　　本課題運(yùn)用現(xiàn)代疲勞累積損傷理論，分析橋式起重機(jī)箱形主梁疲勞破壞的特征及其影響因素;采用ANSYS有限元分析軟件對(duì)橋式

3、起重機(jī)箱形主梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行靜力學(xué)分析，確定其危險(xiǎn)部位并對(duì)其進(jìn)行疲勞分析與剩余壽命估算。另外，本課題還結(jié)合斷裂力學(xué)理論對(duì)已產(chǎn)生疲勞裂紋的箱形主梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行剩余疲勞壽命預(yù)測，這對(duì)于提高橋式起重機(jī)工作的可靠性，延長其使用壽命，進(jìn)而提高起重機(jī)在工程實(shí)際中的生產(chǎn)效率具有重要意義。
　　首先，本文建立了該橋式起重機(jī)箱形主梁結(jié)構(gòu)的有限元模型，選擇起重機(jī)的五種典型工況，在近似于實(shí)際工作條件的疲勞載荷分布狀態(tài)下對(duì)無缺陷的箱形主梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限元模擬分析，得

4、到了箱形主梁結(jié)構(gòu)在每種工況下的應(yīng)力、位移變形以及安全系數(shù)分布圖，確定了箱形主梁結(jié)構(gòu)應(yīng)力值與位移變形量的最大位置和安全系數(shù)最低的部位。
　　其次，采用ANSYS有限元分析軟件中的壽命分析模塊對(duì)含有初始裂紋的橋式起重機(jī)主梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)壽命進(jìn)行估算，并通過模擬結(jié)果分析，得出含有初始裂紋的箱形主梁結(jié)構(gòu)在近似實(shí)際工況下的安全系數(shù)分布圖以及疲勞壽命云圖，直觀地反映出了箱形主梁結(jié)構(gòu)各部位的疲勞壽命分布狀態(tài)。
　　最后，本課題采用線彈性斷裂力