冶金橋式起重機靜動態(tài)特性和疲勞壽命分析.pdf

1、隨著鋼鐵行業(yè)的迅速發(fā)展，冶金專用起重機的需求越來越大，對其結(jié)構(gòu)和性能要求也越來越高。冶金橋式起重機是鋼鐵廠最主要的設(shè)備之一，在其頻繁地使用過程中，其結(jié)構(gòu)強度、疲勞強度和可靠性水平均隨著使用年限的增加而降低。特別是，在循環(huán)的交變動載荷的作用下，起重機的金屬結(jié)構(gòu)可能出現(xiàn)裂紋并發(fā)生擴展，最終導(dǎo)致起重機的金屬結(jié)構(gòu)的突然斷裂破壞。當前，我國對起重機的報廢年限還缺乏強制性的標準，且冶金專用起重機的造價較高，許多起重機已經(jīng)達到甚至超過了設(shè)計使用年限，

2、卻仍然還在使用，造成了很大的安全隱患。因此，對服役周期長、負荷量大和使用頻率高的冶金橋式起重機進行應(yīng)力測試、靜態(tài)特性、動態(tài)特性和疲勞壽命分析，顯得十分必要。
　　 如果采用傳統(tǒng)的力學(xué)計算方法對起重機進行研究，往往需要簡化或估計相關(guān)參數(shù)，勢必造成計算結(jié)果的不準確。為此，本文應(yīng)用ANSYS有限元分析軟件對200t×20m冶金橋式起重機的橋架結(jié)構(gòu)的靜態(tài)特性、動態(tài)特性(模態(tài)分析、諧響應(yīng)分析和瞬態(tài)分析)和疲勞壽命特性進行模擬仿真與分析，以

3、期為起重機的設(shè)計、制造、檢驗和管理提供有益的參考。
　　 通過對起重機橋架結(jié)構(gòu)進行現(xiàn)場測試和靜態(tài)特性分析，對橋架結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分布狀態(tài)有了全面的了解，獲得了橋架結(jié)構(gòu)的危險部位的應(yīng)力水平和靜剛度等指標。
　　 通過對起重機橋架結(jié)構(gòu)進行動態(tài)特性分析，編寫了模態(tài)分析、諧響應(yīng)分析和瞬態(tài)分析的ANSYS參數(shù)化設(shè)計語言(ANSYS Parameter Design Language，APDL)。通過模態(tài)分析，提取了起重機前10階固有頻率

4、及其所對應(yīng)的振型圖，并進行了動剛度校核；通過諧響應(yīng)分析，分析了起重機在受外界激勵作用時各階頻率下的變形情況；通過瞬態(tài)分析，獲得了起重機的小車在橋架跨中位置起吊鋼包時的動力響應(yīng)，包括橋架(主梁)結(jié)構(gòu)跨中部位的Y向位移、Y向速度和Y向加速度的時間歷程曲線。
　　 應(yīng)用有限元分析、損傷容限設(shè)計和斷裂力學(xué)對起重機進行了疲勞壽命分析。根據(jù)Paris公式計算了起重機北主梁下蓋板的跨中部位的疲勞壽命，并討論了Paris公式中參數(shù)的改變對起重機