实腹式伸缩臂架焊缝失效分析方法研究

发布时间：2017-09-11 04:20

  本文关键词：实腹式伸缩臂架焊缝失效分析方法研究

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【摘要】：焊缝在实腹式伸缩臂架上起着重要的连接作用,其性能的好坏直接影响了臂架的工作性能。在长期重复巨大载荷作用下,焊缝内部已经开裂,但内部裂纹往往不容易被发现,从而对臂架的安全使用性能存在着重大的安全隐患。目前对于实腹式伸缩臂架焊缝强度的研究,尤其是焊缝存在缺陷时强度的研究尚有许多不足,为能够预测典型工况下焊缝缺陷的失效临界值,对造成焊缝失效的主要影响因素溯源,保证正常生产,避免重大事故的发生,减少经济损失,需要针对实腹式伸缩臂架焊缝区域的强度进行分析。为了解决上述问题,对于传统有限元分析中不针对焊缝建模,而是简单的以对应截面处最大应力值等效代替焊缝的强度,造成仿真结果的偏低、失真,同时无法模拟焊缝缺陷的问题,通过多种建模方法的分析结果的对比,本文采用一种新的建模方法,建立焊缝实体形状并对其简化处理,仿真分析焊缝强度,同时采用基于ANSYS操作软件中的生死单元技术,模拟焊缝上存在的缺陷。通过仿真值和理论值的对比以及仿真值之间的相互对比,证明模型的简化较为合理,采用生死单元技术模拟焊缝缺陷技术路线的可行性。可用于典型工况下预测焊缝缺陷的失效临界值,评定焊缝是否失效。通过焊缝缺陷的有限元分析,发现相较于失效裂纹长度,失效裂纹起始的位置对伸缩臂架上焊缝强度影响更大。同样还可以就发生事故的臂架,根据事故发生时臂架的作业工况,追溯造成事故的主要原因。
【关键词】：伸缩臂架 焊缝失效 有限元分析 失效临界值
【学位授予单位】：太原科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH21;TG441.7
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-13
• 1.1 引言9
• 1.2 伸缩臂架以及焊缝国内外研究现状和趋势9-11
• 1.2.1 伸缩臂架的国内外研究现状9-10
• 1.2.2 国内外钢结构焊缝研究现状10-11
• 1.3 课题的背景和意义11-12
• 1.4 论文的主要研究内容12-13
• 第二章 伸缩臂架及焊缝受力分析与焊缝失效准则的确定13-27
• 2.1 伸缩臂架受力分析13-15
• 2.2 伸缩臂架在变幅平面和回转平面的受力情况15-17
• 2.3 伸缩臂架失效评价准则17-25
• 2.3.1 失效原因分析17
• 2.3.2 静强度失效准则17-18
• 2.3.3 疲劳强度失效准则18-19
• 2.3.4 静刚度失效准则19
• 2.3.5 动刚度失效准则19-20
• 2.3.6 整体稳定性失效准则20
• 2.3.7 局部稳定性失效准则20
• 2.3.8 焊接效应失效准则20-25
• 2.4 本章小结25-27
• 第三章 有限元参数化建模27-45
• 3.1 有限元建模软件的确定27-28
• 3.2 无焊缝模型的参数化建模28-32
• 3.2.1 实腹式伸缩臂架结构介绍28
• 3.2.2 单元类型的确定28-29
• 3.2.3 参数化技术介绍29
• 3.2.4 截面的参数化29-30
• 3.2.5 臂架搭接长度的参数化30
• 3.2.6 臂架材料的参数化30
• 3.2.7 臂架上滑块与臂筒的处理30-32
• 3.3 焊缝模型的建模32-44
• 3.3.1 伸缩臂架焊缝位置的确定33-34
• 3.3.2 焊缝区域的有限元建模思路34-35
• 3.3.3 子模型技术介绍35-38
• 3.3.4 焊缝区域的有限元建模38-44
• 3.4 本章小结44-45
• 第四章 焊缝缺陷模拟45-57
• 4.1 缺陷模拟的技术路线45-46
• 4.2 生死单元技术46-50
• 4.2.1 生死单元的原理46-47
• 4.2.2 生死单元求解过程47-50
• 4.3 工程算例50-55
• 4.4 本章小结55-57
• 第五章 仿真计算平台软件研发57-69
• 5.1 软件设计目的57
• 5.2 编程环境及语言介绍57-58
• 5.3 软件总体设计58-68
• 5.3.1 软件设计功能详解58-59
• 5.3.2 软件功能的实现实现59-67
• 5.3.3 C#对 ANSYS 的封装技术67-68
• 5.4 本章小结68-69
• 第六章 结论和展望69-71
• 6.1 结论69-70
• 6.2 展望70-71
• 参考文献71-75
• 致谢75-77
• 攻读学位期间发表的学术论文目录及参与项目77-78

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本文编号：828585