桥式起重机金属结构可靠性分析及Isight仿真研究

发布时间：2017-08-01 02:22

  本文关键词：桥式起重机金属结构可靠性分析及Isight仿真研究

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【摘要】：机械产品的可靠性研究十分关键,机械设备(特别是大型设备,如飞机、海洋平台、起重机等)一旦失效轻则引发机械故障造成经济损失,重则导致人员伤亡。可靠性分析技术是一门基于概率统计学的科学计算方法。机械结构的可靠性则可以分为固有可靠性和使用可靠性,分别对应于产品的设计阶段和产品的使用阶段。我国可靠性分析方法在机械结构方面的应用研究始于上世纪八十年代,经过不断的发展研究,目前主要的可靠分析方法有近似解析法、数值模拟法和基于代理模型的响应面法等。本文基于Isight可靠性分析方法研究桥式起重机焊缝的可靠性,试图为提高起重机固有可靠性提供参考。桥式起重机是典型的工程机械设备,其工作环境特殊(如核电站),重量大,高处作业,保证起重机状态的可靠性十分重要。金属结构是起重机的身躯,是其他机构的承载框架,其可靠性直接关系到起重机的可靠性。多数学者对起重机金属结构的可靠性分析研究主要集中于金属结构可靠性评估研究(剩余寿命),属于使用可靠性研究的范畴；而针对金属结构焊接连接的可靠性设计分析研究还较少。为此,本文在辽宁重大装备制造协同创新中心的支持下,研究重大协同创新任务的子课题,以核电站环行桥式起重机为工程背景,基于Isight开展桥式起重机金属结构焊接连接的可靠性分析。文中采用Isight可靠性分析校核传统的设计方案,并从可靠性富余量的角度考虑焊缝焊脚高度的最小值问题,以期能为起重机金属结构固有可靠性的增长提供新的思路和参考。本文的主要内容包括：(1)综述了起重机金属结构的可靠性研究现状,研究了固有可靠性和使用可靠性在起重机金属结构不同阶段可靠性分析中的运用。(2)研究分析了起重机金属结构的三种失效形式,并阐述了起重机金属结构可靠性评估的基本原理和结构可靠性设计方法的基本原理。(3)研究了可靠度的计算方法和各种方法的适用情况；基于Isight可靠性分析模块对焊缝结构优化设计方案进行了变形、剪应力和弯曲应力的可靠度计算,确定设计方案的可靠性。(4)以核环吊为研究背景,对桥式起重机主梁支撑面处上盖板与腹板连接焊缝、主梁和端梁腹板连接焊缝以及端梁支撑面处上盖板和腹板连接焊缝进行可靠性分析研究；并给出三类焊缝在不同变异系数下的焊缝焊脚高度最小可靠参考值。
【关键词】：可靠性 金属结构 桥式起重机 焊接 Isight
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH215;TG405
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-18
• 1.1 课题背景来源及研究意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-16
• 1.2.1 桥式起重机发展及研究现状11-13
• 1.2.2 可靠性应用发展及研究现状13-15
• 1.2.3 Isight应用研究现状15-16
• 1.3 本文主要研究内容16-18
• 2 起重机金属结构可靠性分析基础18-29
• 2.1 起重机可靠性分析基本概念18-20
• 2.1.1 可靠性的概念18
• 2.1.2 极限状态函数与失效面18-19
• 2.1.3 可靠度与失效概率19
• 2.1.4 可靠指标与变异系数19-20
• 2.2 起重机金属结构失效形式20-23
• 2.2.1 焊接结构脆性断裂21-22
• 2.2.2 焊接结构疲劳破坏22-23
• 2.2.3 焊接结构应力腐蚀破坏23
• 2.3 金属结构可靠性评估基本原理23-26
• 2.4 结构可靠性设计基本原理26-28
• 2.5 本章小结28-29
• 3 可靠性分析方法及Isight仿真方法研究29-45
• 3.1 可靠度计算理论基础29-33
• 3.1.1 强度—应力干涉模型理论29-31
• 3.1.2 典型的分布模型可靠性度解31-33
• 3.2 靠性近似解析法33-35
• 3.2.1 一次二阶矩法33-35
• 3.2.2 一阶可靠性分析35
• 3.3 可靠性数值模拟法35-37
• 3.3.1 蒙特卡罗法35-37
• 3.4 可靠性响应面法37-38
• 3.5 基于Isight的可靠性分析方法及仿真实验38-44
• 3.5.1 Isight可靠性分析方法38-40
• 3.5.2 Isight可靠性分析仿真实验40-44
• 3.6 本章小结44-45
• 4 基于Isight的起重机金属结构可靠性仿真分析45-62
• 4.1 核环吊概述45-46
• 4.2 起重机金属结构焊接连接46-48
• 4.3 起重机金属结构设计的可靠性分析48-49
• 4.4 基于Isight的箱形主梁焊接结构仿真分析49-60
• 4.4.1 主梁盖板与腹板焊接结构49-55
• 4.4.2 主梁与端梁焊接结构55-56
• 4.4.3 端梁盖板与腹板板焊接结构56-60
• 4.5 工程意义60-61
• 4.6 本章小结61-62
• 5 总结与展望62-64
• 5.1 本文研究总结62-63
• 5.2 后续工作展望63-64
• 参考文献64-68
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况68-69
• 致谢69-70

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本文编号：602142