轨道式集装箱龙门起重机疲劳特性分析

发布时间：2020-07-25 12:40

【摘要】： 随着我国物流运输业的蓬勃发展,作为重要物流设备的起重机械向高速、重载方向发展,因此对机械的性能要求也越来越高。由于起重机械工作频繁、承受的大多是随机动载荷,其焊接钢结构在低应力反复作用下,会产生疲劳现象。当疲劳破坏发生时,构件会发生突然断裂,导致灾难性的设备事故和人身伤亡。对于龙门起重机,在设计上强度、刚度一般来说都是满足设计要求的,但还应满足疲劳设计要求,以防止疲劳断裂事故的发生。人们经过长期大量的研究,从疲劳发生的微观机理、结构疲劳的宏观特点到疲劳理论的形成以及应采取的防止措施,疲劳的研究都取得了很大的成就。随着计算机技术和有限元分析技术的发展,疲劳寿命分析法得到了广泛发展。设计人员借助这一方法可以在产品设计阶段比较不同方案的疲劳寿命品质的优劣,校核产品的疲劳寿命是否满足设计要求,还可以根据分析结果优化疲劳设计。本文通过查阅大量的资料和对资料的分析,整理出关于疲劳的基本理论,为分析龙门金属结构疲劳打下了基础；运用ANSYS软件APDL语言编制命令流,实现龙门运行过程的参数化建模,并依据我国标准《起重机设计规范》(GB／T3811-2008)校核了一台轨道式集装箱龙门起重机的强度、刚度是满足要求的；分别依据F.E.M标准(1998年修订版)和我国《起重机设计规范》(GB／T3811-2008),根据龙门实际工作情况制定其疲劳载荷谱；利用VisualC++编程对龙门典型疲劳载荷谱下的结构疲劳强度进行计算,对比分析之间的差异；以计算出来的疲劳数据为基础,提出了设计中改善龙门金属结构疲劳强度的措施,并绘制疲劳云图；利用Visual C++制作了以F.E.M为标准的疲劳强度计算的软件,从计算到结果处理及疲劳云图脚本文件一体化生成。
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TH213.5
【图文】：

疲劳裂纹,裂纹源,高峰应力

于存在着高峰应力，又经受多次循环重复载荷作用的影响，也会产生微观裂纹，即使在该处不存在上述的缺陷，也会形成裂纹源。随着应力循环次数的增加，裂纹在大体上来说是以同心圆的形式从表面的裂源向内部逐渐扩展(如图2一2(a)所示)，但是扩展进行的十分缓慢。当构件承受的应力较小时，扩展区所占范围较大，相反的当构件应力很大时，扩展区就比较小。由于在循环应力作用下疲劳裂纹两边的表面时而分开时而压紧，起着类似“研磨”的作用，因而扩展区的表面光滑，而且越靠近裂源区被“研磨”的越光滑。最后，裂纹源发展成为宏观大裂纹的时候，可认为是减少了结构构件截面的有效受力面积。当截面有效面积变小到超过承受荷载作用临界值时，又在偶尔的振动或者冲击下作用下，就突然会发生拉断。图2一2疲劳断裂面的分区及角焊缝缺陷造成的疲劳裂纹在焊接结构中

轨道式集装箱龙门起重机,整机结构

箱码头高效化、自动化、宜人化的发展方向。本文以一台轨道式集装箱龙门起重机为例进行结构静强度和疲劳强度分析。该目标龙门起重机结构主体部分如下图4一1所示:

示意图,龙门起重机,有限元模型

4.2.3有限元模型根据图纸以及上述模型的合理简化，该龙门起重机在ANSYS软件中建立的有限元模型如图4一2所示。八N)1:1痊:公血滋滋滋刮刮石锰锰图4一2龙门起重机有限元模型其中，Z向为大车行走方向，X向为小车运行方向，Y向为吊重升降方向。4.2.4约束条件根据该龙门起重机实际运行情况，在大车行走机构的支撑轮处施加约束，即在模型中支撑轮的四个节点A，B，C，D施加约束。如图4一3所示。「「「一一一一一一一一~~~~一州曰卜卜 }}}}}扁匕止二二二图4一3约束点示意图

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