轨道门式起重机热点区应力监测及疲劳损伤预测方法分析

发布时间：2020-05-01 18:35

【摘要】：随机载荷作用下的起重机械会引起结构疲劳损伤,当疲劳损伤累积达到极限会导致结构发生破坏,带来严重的安全事故和经济损失。研究轨道门式起重机热点区应力监测技术,进行整机疲劳损伤预测,对起重机械的安全管理和运行维护有着指导性意思。疲劳损失的分析是一个基于结构载荷谱的数据计算过程。疲劳载荷谱的选取直接关乎于疲劳寿命预测的可靠性。本文通过应力监测技术的研究,基于监测点的选取、监测方向的确定和监测手段的运行,从根本上弱化应力数据采集的不稳定性,从数学的角度提高疲劳寿命预测的可靠性。主要工作内容有:1)疲劳监测位置的确定。根据起重机事故统计和金属损伤模式研究,利用模糊识别法对常见的疲劳裂纹结构进行综合风险评价,确定高风险焊缝易裂区。再运用检测手段,实现高风险焊缝的材料性能的多尺度计算。最终实现易裂区危险点的确定,即监测点的确定。2)定向监测技术的研究。单点应力状态复杂多变,利用直角应变花的原理测应力,可准确描述单点状态。基于Monte-Carlo方法的数据处理,能有效的在概率模型中确定主应力方向,即单点裂纹起裂方向。运用光纤光栅传感器,即可实现单点的应力监测。3)起重机的疲劳损伤研究。讨论了起重机械的运行模式和金属疲劳类型,确定运用名义应力法对起重机疲劳寿命预测过程进行分析。对应力工作谱进行信号预处理、雨流计数等一系列步骤,最终实现基于线性累计损伤的疲劳计算。4)疲劳监测的工程应用。对轨道门式起重机构建应力监测系统,分析疲劳损伤当量,实现整机安全状态级别的确定。
【图文】：

图 1-1 2005 年~2016 年起重装备数量统计（单位：万台）表 1-1 2005 年-2014 年全国特种设备事故统计份特种设备 起重装备事故总数 死亡人数 受伤人数死亡率（万台）事故起数 所占2005 274 301 293 0.97 / /2006 299 334 349 0.94 68 22.72007 256 325 285 0.90 84 32.82008 307 317 461 0.82 54 17.52009 380 315 402 0.76 69 18.12010 296 310 247 0.67 79 26.62011 275 300 332 0.60 74 26.92012 228 292 354 0.52 76 33.32013 227 289 274 0.46 61 26.82014 283 282 330 0.39 62 21.92015 257 278 320 0.36 79 30.7

型（III 型）裂纹[12]。I 型）：受垂直于裂纹面的拉应力作用而产生的裂是，裂纹与位移面正交，由于裂纹面产生张开位拉应力为 y 方向，，那么裂纹面的上（下）表面点不连续，如图 2-1（a）。（II 型）：受平行于裂纹面的剪应力作用且剪应方向而产生的裂纹类型。其裂纹特点是，裂纹是相对滑动而形成的。因此其裂纹面的上（下）表 方向不连续，如图 2-1（b）。（III 型）：受平行于裂纹面和裂纹尖端线方向的类型。其裂纹特点是，裂纹是沿裂纹面外的相对其裂纹面的上（下）表面点的位移分量沿 z 方向）。
【学位授予单位】：武汉工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TH213.5

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本文编号：2646939