基于Battelle结构应力法的起重机桁架臂寿命评估

发布时间：2024-01-31 19:00

　　桁架臂起重机广泛用于国民经济建设的各个领域。桁架臂作为重要的承载构件,经常受到扰动载荷的作用,疲劳破坏是其主要的失效形式。根据《GB/T3811起重机设计规范》,起重机设计寿命属于高周疲劳的范畴,来源于疲劳试验数据的S-N曲线法是疲劳评估方法的主流。通过对比研究多个疲劳标准,如ABS、DNV、BS7608、ⅡW、API、 AWS、ASME等,找到适用于桁架臂焊接管结构寿命评估方法具有重要意义。结合K型管疲劳试验数据,发现基于ASME标准中的Battelle结构应力法相比于ABS、DNV、IIW表面外推插值热点应力法在K型管的寿命计算中更具优势。本文以25t级海洋平台起重机桁架臂为研究对象,将经过系数修正后的等效结构应力作为评估应力,结合主S-N曲线,对5种不同工况下的桁架臂4个危险区域16焊缝进行疲劳寿命评估。本文主要工作如下：(1)通过对比研究多个疲劳标准文献(如ABS、DNV、BS7608、ⅡW、API、AWS、 ASME等),发现传统的名义应力法缺少适合起重机桁架臂管接头对应的疲劳试验S-N曲线。对于管接头的寿命评估,各标准推荐使用热点应力法并提供了相应的S-N曲线,如船级社AB...

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１．１巧架臂起重机主要类型??Ｆｉｇ．?１．１?Ｍａｉｎ?ｔｙｐｅｓ?ｏｆ?ｃｒａｎｅ?ｗｋｈ?ｌａｔｔｉｃｅ?ｂｏｏｍ??

一种是管结构最为常见，另一种为角钢结构，本文中研究的巧架臂为管结构??形式。随着起重性能要求的提高，臂架的长度和截面尺寸越来越大，为了方便臂架的制??造和运输，臂架系统采用模块化的设计思想，由不同的臂节组合而成。如图１．２，该巧??架臂由底节、标准节、顶节Ｈ种不同的臂节组成，臂节....

图１．２起重机巧架臂结构??Ｆｉｇ．?１．２?Ｔｈｅ?ｓｔｒｕｃ化ｒｅ?ｏｆ?化ｅ?ｃｒａｎｅ?ｌａｔｔｉｃｅ?ｂｏｏｍ??

?（ｅ）?其他巧架臂起重机??图１．１巧架臂起重机主要类型??Ｆｉｇ．?１．１?Ｍａｉｎ?ｔｙｐｅｓ?ｏｆ?ｃｒａｎｅ?ｗｋｈ?ｌａｔｔｉｃｅ?ｂｏｏｍ??１丄２衍架臂起重机臂架系统??臂架系统是起重机的主要承载结构，经常承受扰动载荷的作用。巧架臂杆件通常有??两种形式，一种是管....

图２．１焊趾区域应力分布示意图??Ｆｉｇ．?２．１?ｓｔｒｅｓｓ?ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ?ｉｎ?ｗｅｌｄ?ｔｏｅ??

２．２．２管结构外推插值点的选取??表面外推热点应力法是利用距离焊趾一定距离的两点或三点的结构应力，通过线性??或二次插值得到焊趾处的结构应力，各标准中对插值点的选取略有不同，如图２．３为两??点外推插值法。ｎｗ提到Ｈ点二次插值外推法一般用于防止由于显著的非线性结构应力??导致增....

图２．４管接头焊缝周围的应力梯度及插值点??Ｆｉｇ?２．４?Ｓｔｒｅｓｓ?ｇｒａｄｉｅｎｔ?ａｎｄ?ｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎ?ｐｏｉｎｔｓ?ａｌｏｎｇ?ｗｅｌｄ?ｊｏｉｎｔ??

?焊线?２??图２．５焊线结构示意图??Ｆｉｇ?２．５?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｗｅｌｄ?ｌｉｎｅ??如果焊线有两个单元，３个节点组成时，节点力与沿焊线线力关系为：??Ｒ）?＝?ｌ?＇ｋｌ?（２．８）??．６?３．??Ｉｆ｝－－＼１?＇ｌｌＳ?。．９）??．ｉ?....

本文编号：3891379