基于断裂力学的塔式起重机起重臂疲劳性能分析
发布时间：2021-01-30 11:12
随着我国经济的快速发展以及在基础建设方面的不断投入,工程领域对于工程机械的需求量不断增加。同时,工程机械越来越高的满负荷率也对其各项性能提出了更高的要求,尤其是其使用过程中的疲劳性能。塔式起重机由于其作业空间大,可以实现物料的垂直及水平输送,故逐渐成为各类基础设施建设中最为广泛应用、不可或缺的工程机械之一。因此,研究塔机实际工程使用环境下的疲劳强度以及疲劳寿命,对于提高其安全性能、优化结构设计、延长使用寿命等具有重要的意义。对于塔式起重机而言,在实际工程应用中,由于其自身的使用特点,承受工作载荷非常频繁,且多为交变载荷,因此其结构面临严重的疲劳失效问题。典型的表现包括构件连接部位的应力松弛导致的连接失效,同时,由于其焊接结构焊接部位不可避免存在的微小裂纹,在交变载荷的影响下,也会容易诱发疲劳裂纹的扩展,最终引起结构件局部的疲劳断裂,造成难以挽回的安全事故。因此,如何分析塔式起重机的疲劳特性以及疲劳裂纹的扩展方式,并进一步地预测其疲劳使用寿命,便成为工程设计人员以及使用者所面临的严峻问题之一。本论文以QTZ40塔式起重机起重臂为研究对象,重点完成了以下研究内容:（1）通过建立塔式起重机起...
【文章来源】：西安建筑科技大学陕西省
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
QTZ40塔机实物2.4.1QTZ40塔机基本参数
图 2.2QTZ40塔机起重特性曲线根据图 2.2 中的塔式起重特性曲线数据显示，塔机起重的能力与变幅小车回转中心距离呈现负相关性，而变幅小车在 44m 的距离为临界点，在 44m 以外的距离塔机性能会急剧下降。因此，在塔机安装中，选用 42m 长度的 7 节起重臂进行安装，可以最大程度保证使用的安全性。如图 2.3 所示为安装后的整体结构。
乇劢?邪沧埃?梢宰畲蟪潭缺Ｖな褂玫陌踩?浴Ｈ缤?2.3 所示为安装后的整体结构。图 2.3塔机起重臂整体结构图2.4.2 有限元模型建立依据表 2.2 中塔机起重臂结构中各零部件材料的选型，以及各构件几何参数，构建 QTZ40 塔机起重臂的结构三维模型并进行限元分析，其中下弦杆，上弦杆，拉杆和腹杆采用梁单元进行建模模拟。进行有限元模型建立分析时，将起重臂结构单元节之间的连接铰接点用节点表示，比如起重臂与回转结构件或斜拉杆之间连接点，但在实际中，各连接点需要在一定范围内实现相对转动，需要销轴连接以提高结构的柔性。在有限元处理过程中，各连接点可以定义为转动副以便于实现各部件的相对转动来进行应力计
【参考文献】：
期刊论文
[1]孔洞对单边裂纹板裂纹扩展方向的影响[J]. 吕斐,缪新婷,周昌玉. 南京工业大学学报(自然科学版). 2017(04)
[2]对接接头双轴低周疲劳扩展寿命估算方法比较研究[J]. 周宏飞. 中国造船. 2017(01)
[3]表面裂纹的三维模型及应力强度因子计算[J]. 俞树荣,吴艳萍,荆炀. 兰州理工大学学报. 2017(01)
[4]塔机起重臂疲劳寿命的数值分析[J]. 张宏伟. 江西建材. 2016(15)
[5]基于扩展有限元的裂隙岩体锚固数值分析[J]. 王校锋. 汕头大学学报(自然科学版). 2016(03)
[6]直升机行星架疲劳裂纹扩展寿命预测[J]. 范磊,王少萍,张超,孔德贺,毛阳. 北京航空航天大学学报. 2016(09)
[7]广义扩展有限元及其在裂纹扩展中的应用[J]. 苏毅,王生楠,高文. 西北工业大学学报. 2015(06)
[8]起重机钢结构疲劳寿命研究[J]. 张巍,姜超,徐雯飞. 科技与企业. 2015(22)
[9]钢筋混凝土三点弯曲梁裂缝扩展过程模拟[J]. 胡少伟,米正祥. 水利水运工程学报. 2015(03)
[10]金属弹性元件失效分析及思考[J]. 张跃,丁一,赵雷超,彭道勇. 新材料产业. 2015(01)
博士论文
[1]整体往复式压缩机曲轴力学性能研究与安全评价[D]. 董超群.西南石油大学 2014
[2]改进扩展有限元法及其在多孔生物陶瓷中的应用研究[D]. 战楠.天津大学 2013
[3]公路钢桥疲劳性能及可靠性研究[D]. 李莹.哈尔滨工业大学 2008
硕士论文
[1]基于XFEM的应力强度因子和疲劳裂纹扩展分析[D]. 李凤翔.兰州理工大学 2016
[2]喷丸对疲劳寿命影响的数值模拟研究[D]. 吕鹤婷.山东大学 2016
[3]QTZ63自升式塔式起重机起重臂结构分析[D]. 王震.长安大学 2014
[4]塔式起重机起重臂疲劳裂纹扩展及寿命研究[D]. 孙环.西安建筑科技大学 2014
[5]基于CTOD船体结构疲劳强度研究[D]. 于涛.哈尔滨工程大学 2014
[6]地铁隧道盾构施工对周围桩基的影响研究[D]. 唐卫涛.西安科技大学 2013
[7]焊接结构件疲劳分析方法及在塔机起重臂上的应用研究[D]. 王兴路.西安建筑科技大学 2013
[8]激光—电弧复合焊接7075-T6铝合金裂纹扩展分析[D]. 周鑫淼.合肥工业大学 2013
[9]某薄板式动力减振器疲劳寿命研究[D]. 李方方.合肥工业大学 2013
[10]高层建筑结构抗震性能分析与设计[D]. 马传静.青岛理工大学 2011
本文编号：3008797
【文章来源】：西安建筑科技大学陕西省
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
QTZ40塔机实物2.4.1QTZ40塔机基本参数
图 2.2QTZ40塔机起重特性曲线根据图 2.2 中的塔式起重特性曲线数据显示，塔机起重的能力与变幅小车回转中心距离呈现负相关性，而变幅小车在 44m 的距离为临界点，在 44m 以外的距离塔机性能会急剧下降。因此，在塔机安装中，选用 42m 长度的 7 节起重臂进行安装，可以最大程度保证使用的安全性。如图 2.3 所示为安装后的整体结构。
乇劢?邪沧埃?梢宰畲蟪潭缺Ｖな褂玫陌踩?浴Ｈ缤?2.3 所示为安装后的整体结构。图 2.3塔机起重臂整体结构图2.4.2 有限元模型建立依据表 2.2 中塔机起重臂结构中各零部件材料的选型，以及各构件几何参数，构建 QTZ40 塔机起重臂的结构三维模型并进行限元分析，其中下弦杆，上弦杆，拉杆和腹杆采用梁单元进行建模模拟。进行有限元模型建立分析时，将起重臂结构单元节之间的连接铰接点用节点表示，比如起重臂与回转结构件或斜拉杆之间连接点，但在实际中，各连接点需要在一定范围内实现相对转动，需要销轴连接以提高结构的柔性。在有限元处理过程中，各连接点可以定义为转动副以便于实现各部件的相对转动来进行应力计
【参考文献】：
期刊论文
[1]孔洞对单边裂纹板裂纹扩展方向的影响[J]. 吕斐,缪新婷,周昌玉. 南京工业大学学报(自然科学版). 2017(04)
[2]对接接头双轴低周疲劳扩展寿命估算方法比较研究[J]. 周宏飞. 中国造船. 2017(01)
[3]表面裂纹的三维模型及应力强度因子计算[J]. 俞树荣,吴艳萍,荆炀. 兰州理工大学学报. 2017(01)
[4]塔机起重臂疲劳寿命的数值分析[J]. 张宏伟. 江西建材. 2016(15)
[5]基于扩展有限元的裂隙岩体锚固数值分析[J]. 王校锋. 汕头大学学报(自然科学版). 2016(03)
[6]直升机行星架疲劳裂纹扩展寿命预测[J]. 范磊,王少萍,张超,孔德贺,毛阳. 北京航空航天大学学报. 2016(09)
[7]广义扩展有限元及其在裂纹扩展中的应用[J]. 苏毅,王生楠,高文. 西北工业大学学报. 2015(06)
[8]起重机钢结构疲劳寿命研究[J]. 张巍,姜超,徐雯飞. 科技与企业. 2015(22)
[9]钢筋混凝土三点弯曲梁裂缝扩展过程模拟[J]. 胡少伟,米正祥. 水利水运工程学报. 2015(03)
[10]金属弹性元件失效分析及思考[J]. 张跃,丁一,赵雷超,彭道勇. 新材料产业. 2015(01)
博士论文
[1]整体往复式压缩机曲轴力学性能研究与安全评价[D]. 董超群.西南石油大学 2014
[2]改进扩展有限元法及其在多孔生物陶瓷中的应用研究[D]. 战楠.天津大学 2013
[3]公路钢桥疲劳性能及可靠性研究[D]. 李莹.哈尔滨工业大学 2008
硕士论文
[1]基于XFEM的应力强度因子和疲劳裂纹扩展分析[D]. 李凤翔.兰州理工大学 2016
[2]喷丸对疲劳寿命影响的数值模拟研究[D]. 吕鹤婷.山东大学 2016
[3]QTZ63自升式塔式起重机起重臂结构分析[D]. 王震.长安大学 2014
[4]塔式起重机起重臂疲劳裂纹扩展及寿命研究[D]. 孙环.西安建筑科技大学 2014
[5]基于CTOD船体结构疲劳强度研究[D]. 于涛.哈尔滨工程大学 2014
[6]地铁隧道盾构施工对周围桩基的影响研究[D]. 唐卫涛.西安科技大学 2013
[7]焊接结构件疲劳分析方法及在塔机起重臂上的应用研究[D]. 王兴路.西安建筑科技大学 2013
[8]激光—电弧复合焊接7075-T6铝合金裂纹扩展分析[D]. 周鑫淼.合肥工业大学 2013
[9]某薄板式动力减振器疲劳寿命研究[D]. 李方方.合肥工业大学 2013
[10]高层建筑结构抗震性能分析与设计[D]. 马传静.青岛理工大学 2011
本文编号：3008797
本文链接：https://www.wllwen.com/jixiegongchenglunwen/3008797.html
