铸造起重机主梁局部焊接结构疲劳性能研究

发布时间：2017-09-05 01:32

  本文关键词：铸造起重机主梁局部焊接结构疲劳性能研究

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【摘要】：铸造起重机是炼钢厂中不可或缺的特种设备,主要由板材和各类型材焊接而成,属于典型的焊接结构。焊接结构容易存在焊接缺陷和应力集中现象,焊缝位置处的疲劳失效是起重机主要的失效形式。传统的名义应力法、热点应力法等难以对起重机焊接结构进行准确的疲劳评估,等效结构应力法具有对焊缝处单元尺寸的不敏感性和在不同类型的焊接结构中能够有效区分应力集中效应的优点,成为起重机金属结构疲劳评定的理想方法。本文以已出现疲劳裂损的180t铸造起重机为研究对象,针对疲劳裂纹基本出现在主梁主腹板小筋板根部这类局部焊接结构处,根据起重机裂损的现状,制定相应的测试方案。通过现场应力测试,获取主梁局部焊接结构区域即疲劳裂损区的应力水平状况和变化规律。建立桥架有限元模型,比较不同工况下的有限元仿真结果,结合现场测试结果,分析了主梁局部焊接结构的裂损机理。采用子模型技术进一步研究局部焊接区域的应力水平,运用等效结构应力法研究主梁局部焊接结构的疲劳性能。针对现有局部焊接结构疲劳性能不足的现状,提出了几种不同局部焊接结构型式,研究了其对起重机主梁疲劳性能的影响,从中选出最优的局部焊接结构,成功应用于对该裂损铸造起重机的加固处理。本文的工作对铸造起重机主梁不同局部焊接结构的疲劳性能的研究具有理论意义,对实际中的铸造起重机的加固修复具有指导意义,为日后新产品的设计制造提供了参考价值。
【关键词】：主梁 局部焊接结构 等效结构应力法 子模型 疲劳寿命
【学位授予单位】：武汉科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG231.1;TG405
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-17
• 1.1 课题的研究背景与意义10-11
• 1.2 国内外疲劳研究现状11-12
• 1.3 金属焊接结构疲劳寿命分析方法12-15
• 1.3.1 名义应力法12-13
• 1.3.2 结构应力法13-14
• 1.3.3 缺口应力应变法14-15
• 1.3.4 等效结构应力法15
• 1.4 本课题的提出15-16
• 1.5 课题研究的主要内容16-17
• 第2章 等效结构应力理论17-26
• 2.1 原理概述17-18
• 2.2 结构应力定义18
• 2.3 实体单元结构应力的计算18-20
• 2.3.1 局部应力法的结构应力计算19-20
• 2.3.2 节点力法的结构应力计算20
• 2.4 板壳单元模型结构应力计算20-25
• 2.5 本章小结25-26
• 第3章 铸造起重机桥架结构形式与应力测试分析26-37
• 3.1 铸造起重机桥接结构形式26-28
• 3.1.1 主梁局部结构26-27
• 3.1.2 裂纹分布的位置27-28
• 3.2 应力测试28-32
• 3.2.1 测试目的29
• 3.2.2 测点布置29-31
• 3.2.3 测试过程描述31-32
• 3.3 应力测试结果32-35
• 3.4 应力信号结果分析35-36
• 3.5 本章小节36-37
• 第4章铸造起重机的有限元仿真与寿命分析37-53
• 4.1 有限元分析的目的37
• 4.2 有限元模型的建立37-41
• 4.2.1 边界约束条件39-40
• 4.2.2 载荷组合及工况选择40-41
• 4.3 计算结果41-43
• 4.3.1 工况1的计算结果41-42
• 4.3.2 载荷工况2的计算结果42
• 4.3.3 计算结果分析42-43
• 4.4 基于等效结构应力法的主梁局部结构疲劳寿命分析43-51
• 4.4.1 等效结构应力参数的主S-N曲线及验证43-47
• 4.4.2 T型钢焊接结构焊缝处的等效结构应力参数计算47-48
• 4.4.3 小筋板根部焊缝处的等效结构应力参数计算48-51
• 4.4.4 主梁局部焊接结构疲劳寿命分析51
• 4.5 本章小节51-53
• 第5章 不同局部焊接结构型式与主梁疲劳性能研究53-65
• 5.1 局部结构改进的目的53-54
• 5.2 局部改进结构54-56
• 5.2.1 局部结构 154-55
• 5.2.2 局部结构 255
• 5.2.3 局部结构 355-56
• 5.2.4 局部结构 456
• 5.3 不同局部结构有限元仿真分析56-60
• 5.3.1 局部结构1的计算结果56-57
• 5.3.2 局部结构2的计算结果57
• 5.3.3 局部结构3的计算结果57-58
• 5.3.4 局部结构4的计算结果58-59
• 5.3.5 计算结果分析59-60
• 5.4 改进后的局部结构疲劳寿命分析60-64
• 5.4.1 T型钢焊接结构焊缝处的等效结构应力参数计算61
• 5.4.2 小筋板根部实体焊缝子模型等效结构应力参数计算61-63
• 5.4.3 改进后的局部结构寿命计算63-64
• 5.5 本章小结64-65
• 第6章 总结与展望65-67
• 6.1 总结65
• 6.2 展望65-67
• 致谢67-68
• 参考文献68-71
• 附录1 攻读硕士期间发表的论文71-72
• 硕士学位论文（摘要）72-77

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本文编号：795025