港口起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)安全性評價方法研究.pdf

1、當(dāng)前船舶趨向大型化和專業(yè)化，使碼頭起重機(jī)朝著重型、高速、專業(yè)化方向發(fā)展，而金屬結(jié)構(gòu)的重量通常占整機(jī)重量的60％-70％。對于大型港口機(jī)械，如各類裝卸橋，金屬結(jié)構(gòu)的比重甚至上升到80％-90％。相關(guān)統(tǒng)計結(jié)果表明，大量的港口起重機(jī)事故是由于金屬結(jié)構(gòu)失效引起的。起重機(jī)中結(jié)構(gòu)件的壽命對整機(jī)的壽命有關(guān)鍵性的影響。大型港口起重機(jī)往往價格昂貴，成本高且維護(hù)費用大。隨著近年來我國港口貨物吞吐量的快速發(fā)展，設(shè)備配置往往跟不上港口生產(chǎn)發(fā)展的需要，因此目前在

2、港口特別是在中小型港口，接近或超過二十年的門座起重機(jī)仍然在使用，從而存在安全生產(chǎn)的隱患。同時老齡機(jī)械受當(dāng)時各種條件限制，設(shè)計方案及生產(chǎn)工藝等也不一定適合現(xiàn)在生產(chǎn)的要求，因而對港口起重機(jī)械金屬結(jié)構(gòu)安全性評價方法進(jìn)行研究具有重要的理論意義和較大的工程應(yīng)用價值。本文在港口起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)材料實驗研究、故障統(tǒng)計分析研究和現(xiàn)有金屬結(jié)構(gòu)評價方法研究的基礎(chǔ)上完成了以下的研究工作： 1) Q345鋼是目前港口機(jī)械結(jié)構(gòu)普遍應(yīng)用的鋼材，本文通過實驗確

3、定Q345鋼材料常數(shù)和斷裂韌性，填補了Q345鋼裂紋擴(kuò)展特性參數(shù)的空白，為對使用Q345鋼材的港口機(jī)械結(jié)構(gòu)件的裂紋研究奠定基礎(chǔ)，也為對Q345鋼材料裂紋的監(jiān)控和評價提供科學(xué)的依據(jù)。 2) 針對老齡港口門座起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)故障安全性評價的問題，本文在門座起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)故障統(tǒng)計分析的基礎(chǔ)上，對多臺門座起重機(jī)建立了故障樹分析圖和基于故障樹的貝葉斯網(wǎng)絡(luò)故障分析模型，為了解決多態(tài)系統(tǒng)故障樹比較復(fù)雜及計算量相對較大的問題，應(yīng)用故障樹轉(zhuǎn)化為貝葉

4、斯網(wǎng)絡(luò)的方法，求解系統(tǒng)的故障發(fā)生率。通過對比有限元計算所確定的裂紋敏感區(qū)和基于故障樹及貝葉斯網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)計分析結(jié)果，確定了門座起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)重點巡檢部位，為起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)的安全管理提供了參考。 3) 構(gòu)建了多層次、多因素和多指標(biāo)的起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)安全性評價體系框架。采用正常指標(biāo)和故障指標(biāo)分別評價正常構(gòu)件和故障構(gòu)件，研究和提出了這兩類指標(biāo)評價值確定方法。提出了金屬結(jié)構(gòu)安全性評價指標(biāo)無量綱化方法的確定原則，建立了各評價指標(biāo)無量綱化公式。其中

5、，根據(jù)結(jié)構(gòu)安全性評價指標(biāo)有正、逆性及評價值量綱復(fù)雜的特點，重點對基于改進(jìn)的廣義指數(shù)法的無量綱化方法進(jìn)行研究，以解決部分指標(biāo)評價值值域不統(tǒng)一的問題。 4) 結(jié)合金屬結(jié)構(gòu)各評價層評價對象的特點，提出基于多層次評價方法的分層構(gòu)權(quán)思路。為了突出故障類指標(biāo)對金屬結(jié)構(gòu)安全性評價結(jié)果的影響，對故障構(gòu)件指標(biāo)提出了基于懲罰型變權(quán)的起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)安全性評價變權(quán)方法。另外，對基于改進(jìn)的單準(zhǔn)則AHP法和貝葉斯網(wǎng)絡(luò)權(quán)重自學(xué)習(xí)的構(gòu)權(quán)方法進(jìn)行研究，將專家對同