起重机箱梁结构疲劳研究

发布时间：2017-05-03 19:07

  本文关键词：起重机箱梁结构疲劳研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着现代工业与起重运输机械行业的发展,桥(门)式起重机(以下简称起重机)已成为不可或缺的特种设备之一。而起重机的主要承载构件主梁等大多是焊接结构,不可避免地存在焊接缺陷,由于起重机在日常工作中要承受不断变化的交变载荷,这些缺陷在交变载荷下会萌生裂纹并不断扩大极易产生肉眼可见的裂纹,如果不及时采取措施补救很可能会导致最后的疲劳失效。疲劳裂纹萌生的寿命比较短,所以起重机的疲劳寿命主要由裂纹扩展直至断裂的寿命决定。研究疲劳的目的就是降低对试验和经验成分的依赖性。因此,探索起重机焊接箱形梁裂纹的萌生扩展机理和剩余寿命,可以有效地预防事故的发生和减轻事故造成的灾难,并对起重机结构的设计、制造、使用和管理具有重要的指导意义。本论文主要研究内容如下：1、运用许用应力法和有限元分析两种方法进行金属结构的理论计算,保证起重机危险部位的刚度、强度、疲劳强度等均在《起重机设计规范》所要求的范围之内。2、研究起重机箱形梁疲劳裂纹的成因和扩展规律,讨论这些裂纹尖端区域应力场、位移场的变化规律,并推导了小范围屈服的应力强度因子塑性修正式。3、将断裂力学理论与损伤力学中的Miner理论结合起来,推导出起重机箱形梁结构在变幅载荷下的疲劳寿命估算模型,引入热点应力法来估算起重机桥架变截面处金属结构的疲劳寿命。4、按照《规范》中的基于应力比法的疲劳强度分析方法,采用自编VB程序对桥架结构危险截面的危险点进行疲劳验算。5、将层次分析法与模糊综合评价相结合,利用加权平均法得到的安全值来评判起重机的状态,结果和实际比较相符。
【关键词】：起重机 断裂力学 损伤力学 热点应力法 模糊综合层次法
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH21
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 第1章 绪论12-16
• 1.1 课题研究的目的和意义12-13
• 1.2 疲劳研究现状13-15
• 1.2.1 疲劳寿命定义及分类13-14
• 1.2.2 国外研究动态14-15
• 1.2.3 国内研究动态15
• 1.3 本文研究的主要内容15-16
• 第2章 起重机金属结构验证16-29
• 2.1 起重机金属结构计算方法16
• 2.1.1 许用应力法16
• 2.1.2 极限状态法16
• 2.2 桥机主梁金属结构验证16-21
• 2.2.1 静强度校核18-20
• 2.2.2 静刚度校核20-21
• 2.3 限元方法及ANSYS简介21-22
• 2.3.1 有限元法简介21
• 2.3.2 有限单元法的分析步骤21-22
• 2.3.3 单元组集22
• 2.3.4 ANSYS分析软件简介22
• 2.4 桥式起重机桥架的ANSYS分析22-25
• 2.4.1 属性的设置22-23
• 2.4.2 有限元模型23-24
• 2.4.3 施加位移边界条件与载荷24-25
• 2.5 结果分析25-28
• 2.6 本章小结28-29
• 第3章 起重机箱形梁疲劳裂纹研究29-42
• 3.1 疲劳裂纹的扩展规律29
• 3.2 疲劳裂纹的成因29
• 3.3 疲劳裂纹的研究29-34
• 3.3.1 疲劳裂纹的分类29-30
• 3.3.2 关于裂纹尖端区域应力场和位移场的研究30-32
• 3.3.3 基于ANSYS的疲劳裂纹模拟32-34
• 3.4 应力强度因子的计算34-38
• 3.4.1 线弹性情况下的应力强度因子表达式34-35
• 3.4.2 小范围屈服情况下的应力强度因子表达式35-36
• 3.4.3 基于ANSYS的应力强度因子的计算36-38
• 3.5 工程破坏实例38-41
• 3.6 本章小结41-42
• 第4章 起重机箱形梁疲劳寿命研究42-55
• 4.1 起重机疲劳寿命预估流程42-43
• 4.2 基于弹塑性理论的恒幅载荷下的疲劳寿命估算模型43-45
• 4.2.1 理论基础43-44
• 4.2.2 工程应用44-45
• 4.3 基于损伤力学的变幅载荷下的疲劳寿命估算模型45-48
• 4.3.1 理论基础45-46
• 4.3.2 工程应用46-48
• 4.4 基于热点应力法的疲劳全寿命估算模型48-54
• 4.4.1 理论基础48-50
• 4.4.2 工程应用50-54
• 4.5 本章小结54-55
• 第5章 起重机箱形梁疲劳强度校核55-63
• 5.1 抗疲劳设计方法简介55
• 5.1.1 应力比法55
• 5.1.2 应力幅法55
• 5.2 基于应力比法的疲劳分析55-57
• 5.3 基于《规范》的自编VB软件的实现57-62
• 5.4 本章小结62-63
• 第6章 起重机箱形梁综合疲劳评定方法63-69
• 6.1 疲劳评定方法分析63
• 6.2 模糊综合层次分析法介绍63-65
• 6.2.1 分析结构63
• 6.2.2 确定指标权重63-65
• 6.2.3 建立模糊评价集65
• 6.2.4 构造指标模糊评价矩阵65
• 6.2.5 进行模糊评价65
• 6.3 综合分析实例65-68
• 6.3.1 建立起重机层次结构模型65
• 6.3.2 计算起重机指标权重65-67
• 6.3.3 确定起重机结构疲劳评估等级67
• 6.3.4 构造模糊评价矩阵67-68
• 6.3.5 进行模糊运算确定该机疲劳等级68
• 6.4 本章小结68-69
• 结论与展望69-70
• 全文总结69
• 展望69-70
• 致谢70-71
• 参考文献71-75
• 攻读硕士学位期间参与的科研项目及发表的论文75

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本文编号：343561