港口起重機帶裂紋結構安全評價實驗及應用研究.pdf

1、由于服役年限長久或結構存在初始缺陷，港口起重機在使用過程中較易萌生裂紋。裂紋是港口起重機金屬結構最常見的故障模式之一，起重機因為裂紋擴展而導致疲勞失效和疲勞斷裂的事故屢見不鮮。尋求合理的方法對起重機上帶裂紋結構進行安全性評價，是對起重機進行安全管理和監(jiān)控、保障港口安全生產的一個重要研究課題。
　　本文將實踐調研、理論研究和實驗技術有效地結合起來，并充分利用有限元分析技術、數值計算方法和Visual Basic編程語言的優(yōu)勢功能，展

2、開對港口起重機帶裂紋結構安全評價實驗和應用研究。本文的主要工作和創(chuàng)新點包括：
　?。?）對全國多個港口的起重機裂紋故障情況進行調查研究，獲得門座起重機、岸橋和集裝箱門式起重機三類典型機型的裂紋部位樣本統(tǒng)計，并得出起重機結構裂紋產生的位置規(guī)律。
　?。?）針對國內甚少研究Q345B鋼材質焊縫處疲勞裂紋擴展規(guī)律的現狀，本文制作了Q345B的非標準箱型試件，并在焊縫處預制初始裂紋，將試件置于MTS810材料試驗機上開展疲勞裂紋擴展

3、實驗，所獲實驗數據可用于Q345B焊縫處裂紋疲勞擴展參數的確定，填補了我國在這一研究領域的空白。
　?。?）運用有限元軟件ANSYS對疲勞裂紋擴展實驗的箱型試件進行仿真分析，通過對試件裂紋和焊縫的可靠模擬，實現了對不同裂紋擴展長度的應力強度因子有限元法計算。在此基礎上，對疲勞裂紋實驗數據進行數值處理，獲得裂紋疲勞擴展的線性回歸方程，由此確定出Q345B焊縫處裂紋的疲勞擴展參數。
　?。?）通過ANSYS計算三類典型港機在典型

4、工況下的結構受力，并與調研統(tǒng)計結果相對照，確定起重機的裂紋敏感區(qū)；基于斷裂力學理論，推導出可用于工程實際的港口起重機裂紋結構剩余壽命估算方法。
　?。?）利用VB編制了港口起重機帶裂紋結構剩余壽命估算系統(tǒng)，該系統(tǒng)集成了裂紋巡檢部位確定、臨界裂紋長度計算、裂紋剩余壽命估算和裂紋維修指南四大功能模塊，是對裂紋結構進行安全管理和監(jiān)控的有效手段。
　　本文的研究成果完善了工程中對于金屬結構裂紋疲勞擴展特性和安全評價研究等方面的內容，