当前位置:主页 > 经济论文 > 技术经济论文 >

恒幅载荷下桥式起重机疲劳断裂寿命的特性研究

发布时间:2018-01-10 13:41

  本文关键词:恒幅载荷下桥式起重机疲劳断裂寿命的特性研究 出处:《太原科技大学》2016年硕士论文 论文类型:学位论文


  更多相关文章: 桥式起重机 CT试验 有限元分析 疲劳断裂


【摘要】:桥式起重机在现代社会建设中扮演着非常重要的角色,是经济建设各部门应用非常广泛的一类特种设备。同时,桥式起重机失效引起的事故也越来越受到人们的关注。在所有的失效类型中,最主要的是桥式起重机主梁的疲劳断裂。应用断裂力学法研究疲劳断裂问题时,一般将裂纹扩展相关参数定为近似值,所求的裂纹扩展寿命就是确定的。但在实际情况中,由于材料属性、结构尺寸、初始裂纹尺寸、使用环境等参数的随机性,使得桥式起重机疲劳寿命计算成为一个复杂的统计问题,目前的评估方法精度有待进一步提高。针对以上的问题,本文采用了CT试验、Matlab数值模拟方法和Ansys参数化建模分析对恒幅载荷下桥式起重机疲劳断裂寿命特性进行了研究。首先,通过CT试验对疲劳参数进行研究,确定了Q235试件的a-N曲线,根据割线法和最小二乘法,确定常温下疲劳裂纹扩展速率参数C,m的随机分布特性。其次,以Matlab软件为平台,建立疲劳裂纹扩展三阶段的模型,把裂纹过程分为表面裂纹、中心裂纹和边缘裂纹。利用CT试验研究中得到的C,m的随机特性结果,采用Monte-Carlo随机抽样的方法对桥式起重机腹板—横隔板焊缝处裂纹扩展三阶段的寿命特性及其影响因素进行了概率统计分析。研究表明,表面裂纹初始深度的期望对最终寿命的评估有很大的影响,并且表面裂纹扩展所用的时间在疲劳裂纹扩展总寿命中所占的百分比很大,尤其在板厚较大时,经历了表面裂纹到穿透后就可认为达到结构破坏,而可忽略穿透型裂纹扩展时间。最后,以Ansys软件为平台,对桥式起重机整机进行分析,确定了桥式起重机最容易产生裂纹的位置。并提出基于Paris公式的Ansys有限元寿命评估方法,应用APDL语言建立腹板—下翼缘板处的参数化模型,模拟桥式起重机实际工况及裂纹扩展过程,并对恒幅载荷下桥式起重机疲劳裂纹扩展寿命进行了评估;另外,采用Ansys软件提供的相互作用积分法来计算应力强度因子,有效地拟合了桥式起重机恒幅载荷下的应力循环次数-裂纹尺寸关系,符合裂纹扩展的规律,提高了疲劳寿命计算的精确性。
[Abstract]:Bridge crane plays a very important role in the construction of modern society. It is a kind of special equipment which is widely used in various departments of economic construction. The accidents caused by bridge crane failure are paid more and more attention. Among all the failure types, the most important one is the fatigue fracture of the main girder of bridge crane. When the fracture mechanics method is used to study the fatigue fracture problem. The relevant parameters of crack propagation are generally defined as approximate values, and the crack growth life is determined. However, in practice, due to the properties of the material, the structure size, the initial crack size. Because of the randomness of the parameters such as environment, the calculation of fatigue life of bridge crane becomes a complicated statistical problem. The accuracy of the present evaluation method needs to be further improved. In this paper, the fatigue fracture life characteristics of bridge crane under constant amplitude load are studied by using CT test Matlab numerical simulation method and Ansys parametric modeling analysis. The a-N curve of Q235 specimen was determined by CT test, and the fatigue crack growth rate parameter C at room temperature was determined by Secant method and least Square method. Secondly, based on Matlab software, a three-stage model of fatigue crack propagation is established, and the crack process is divided into surface cracks. Central crack and edge crack. Random characteristic results of Cumm obtained from CT test are used. The probabilistic statistical analysis of the life characteristics and its influencing factors of the crack propagation at the weld seam of the web plate of the bridge crane is carried out by using Monte-Carlo random sampling method. The expectation of the initial depth of the surface crack has a great influence on the evaluation of the final life, and the time of the surface crack growth takes a large percentage of the total life of the fatigue crack growth, especially when the plate thickness is larger. After the surface crack to penetrate, the structure can be destroyed, but the crack propagation time can be neglected. Finally, using Ansys software as the platform, the analysis of the bridge crane machine is carried out. The location where cracks are most likely to occur in bridge cranes is determined, and the Ansys finite element life evaluation method based on Paris formula is proposed. The parametric model of web and lower flange plate is established by using APDL language to simulate the actual working conditions and crack growth process of bridge crane, and the fatigue crack propagation life of bridge crane under constant amplitude load is evaluated. In addition, the interaction integration method provided by Ansys software is used to calculate the stress intensity factor, and the relationship between the number of stress cycles and the crack size under constant amplitude load of bridge crane is fitted effectively. In accordance with the law of crack growth, the accuracy of fatigue life calculation is improved.
【学位授予单位】:太原科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TH215

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 邹小理;随机超载下疲劳裂纹扩展的模拟计算[J];机械强度;2004年06期

2 郑修麟;;根据钢的拉伸性能估算疲劳裂纹扩展寿命[J];机械强度;1982年04期

3 杨秉宪;谱载荷作用下的疲劳裂纹扩展寿命[J];航空学报;1983年01期

4 冯晓曾,刘北兴,刘巧红;热处理参数对高碳钢疲劳裂纹扩展的影响[J];机械工程材料;1985年03期

5 黄淑莉,胡志忠;显微组织对中碳钢疲劳裂纹扩展的影响[J];机械工程材料;1986年05期

6 W.A.Van Der Sluys;王崇斌;;反应堆压力容器钢在轻水堆冷却水中的疲劳裂纹扩展性能评述[J];锅炉技术;1987年05期

7 刘晓坤;王建军;傅祥炯;;腐蚀疲劳裂纹扩展的计算与修正方法[J];机械强度;1989年02期

8 刘建新,涂小慧,鄢文彬,涂铭旌;两种低合金高强度钢的低温疲劳裂纹扩展行为研究[J];机械工程材料;1991年01期

9 刘建新,涂小慧,胡志忠,鄢文彬,涂铭旌;两种低合金高强度钢的低温疲劳裂纹扩展机制及疲劳机制图[J];机械工程材料;1992年04期

10 徐建国,H.W.Liu;铝合金疲劳裂纹扩展过程中夹杂物影响的量化分析[J];浙江大学学报(自然科学版);1993年04期

相关会议论文 前10条

1 许杨剑;袁荒;;利用扩展有限元法对准脆性材料中的混合型疲劳裂纹扩展进行分析[A];庆祝中国力学学会成立50周年暨中国力学学会学术大会’2007论文摘要集(下)[C];2007年

2 王娜;王建国;王红缨;;基于Ⅰ-Ⅲ复合型疲劳裂纹扩展的研究[A];全国MTS岩土混凝土试验研讨会论文集[C];2009年

3 许忠勇;强群;;疲劳裂纹扩展力学理论研究(Ⅱ)——实验验证[A];疲劳与断裂2000——第十届全国疲劳与断裂学术会议论文集[C];2000年

4 陈龙;蔡力勋;黄学伟;;一种研究材料疲劳裂纹扩展特性的数值模拟方法及其应用[A];2010年海峡两岸材料破坏/断裂学术会议暨第十届破坏科学研讨会/第八届全国MTS材料试验学术会议论文集[C];2010年

5 赵兴华;包陈;蔡力勋;;含径向裂纹小尺寸管件的疲劳裂纹扩展试验方法[A];中国力学大会——2013论文摘要集[C];2013年

6 王娜;王建国;;基于Ⅰ-Ⅲ复合型疲劳裂纹扩展的研究[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年

7 许忠勇;王利君;余和存;;疲劳裂纹扩展的影响因素分析[A];第十二届全国疲劳与断裂学术会议论文集[C];2004年

8 葛森;李仲;肖迎春;刘国强;;频率对铝合金腐蚀疲劳裂纹扩展的影响[A];中国数学力学物理学高新技术交叉研究学会第十二届学术年会论文集[C];2008年

9 李仲;葛森;张积广;肖迎春;吕国志;;多处损伤铝合金加筋板的疲劳裂纹扩展研究[A];中国数学力学物理学高新技术交叉研究学会第十二届学术年会论文集[C];2008年

10 张国滨;袁荒;;基于粘聚力模型的镍基合金的蠕变-疲劳裂纹扩展数值模拟[A];塑性力学新进展——2011年全国塑性力学会议论文集[C];2011年

相关博士学位论文 前10条

1 白士刚;玻璃纤维增强铝合金层合板疲劳裂纹扩展的研究[D];哈尔滨工业大学;2014年

2 吕绪明;核电站主管道材料的疲劳行为及LBB评定研究[D];北京科技大学;2016年

3 杜彦楠;NiCrMoV转子钢焊接接头近门槛值区疲劳裂纹扩展行为研究[D];华东理工大学;2015年

4 宗亮;基于断裂力学的钢桥疲劳裂纹扩展与寿命评估方法研究[D];清华大学;2015年

5 石凯凯;循环与准静态裂纹扩展的理论和测试方法[D];西南交通大学;2015年

6 马鹏辉;高锰奥氏体TWIP钢的循环变形及疲劳裂纹扩展行为研究[D];燕山大学;2016年

7 马磊;铁、镍及镍基合金疲劳断裂行为的原子模拟[D];湖南大学;2015年

8 宋欣;压载荷对铝合金疲劳裂纹扩展影响的有限元建模及实验研究[D];哈尔滨理工大学;2009年

9 衣振华;疲劳裂纹扩展研究及在装载机横梁寿命估算中的应用[D];山东大学;2011年

10 何文涛;船体结构疲劳裂纹扩展及其可靠性分析直接计算法研究[D];华中科技大学;2015年

相关硕士学位论文 前10条

1 赵兴华;用于C250钢的疲劳试验方法研究[D];西南交通大学;2015年

2 闫小顺;船海结构物疲劳裂纹扩展寿命与可靠性预报方法研究[D];上海交通大学;2015年

3 杨超;Ⅰ-Ⅱ型复合加载下高强钢焊接接头的疲劳裂纹扩展行为[D];哈尔滨工业大学;2015年

4 张超;基于断裂力学的某钢船船艏结构疲劳寿命预报[D];哈尔滨工业大学;2015年

5 梁永梅;加载波形对D36钢腐蚀疲劳裂纹扩展的影响[D];大连理工大学;2015年

6 代娇荣;应力比对D36钢腐蚀疲劳裂纹扩展的影响[D];大连理工大学;2015年

7 丁振;海洋平台结构钢腐蚀疲劳裂纹扩展的研究[D];大连理工大学;2015年

8 洪波;干湿交替环境下海洋钢腐蚀疲劳裂纹扩展模型研究[D];大连理工大学;2015年

9 刘家菊;5E62铝合金疲劳裂纹扩展行为的有限元模拟[D];北京工业大学;2015年

10 龙小江;钢材损伤过程声发射监测与评价方法研究[D];南昌航空大学;2015年



本文编号:1405508

资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/jingjilunwen/jiliangjingjilunwen/1405508.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户c6565***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com