起重机金属结构极限状态法设计研究

发布时间：2020-04-27 14:18

【摘要】： 随着现代港口工业技术的发展,港口装卸机械作用越来越大,功能逐渐增强,而由于使用条件受到一定环境的限制,发生故障的机会也随之增多,造成的后果愈加严重,因此可靠性问题日渐尖锐,成为国际市场上产品竞争的焦点。产品的设计决定了产品的固有可靠性,如在设计时留下了不可靠的隐患,在产品制成后给予弥补甚至故障发生后赔偿损失都要花费成倍的代价。可靠性设计就是从安全和经济两方面考虑,由于载荷等因素不能准确确定,把设计风险(或失效概率)限制到人可接受的程度。这就需要把概率论、数理统计、可靠性理论等学科引进到港口装卸机械的设计中,研究以概率统计作为基础的港口起重机金属结构的极限状态设计法。本文把载荷、材料性质、构件实际尺寸等均看作基于某种概率分布的统计量,通过大量调查得到各基本变量的分布概型及参数,然后应用概率论可靠性知识,计算失效的概率,来评估港口机械金属结构的安全度。综合考虑了各种情况的极限设计方法,可以使结构可靠性以及经济性(用料省、重量轻、易于制造、运输和安装、建造工期短、造价低和便于今后的维修与保养等)得到统一。本文借鉴我国钢结构的极限状态法设计原理及方法,以及国内外的相关标准、规范等,研究起重机金属结构的极限状态设计理论,建立起金属结构可靠度的计算,受载情况、材料性能以及结构抗力的统计分析,目标可靠指标的确定等一套完整计算方法。一方面探索港口起重机金属结构应用极限状态法的实用设计方法,包括载荷分项系数、结构抗力分项系数、结构重要性系数等的确定方法,并以一台厂家实际产品的金属结构为例,分别采用许用应力法、以及国内外不同规范中极限状态法进行设计,并对强度、静态刚度、动态刚度、压杆稳定、板的稳定性、疲劳分别进行校核,在强度、稳定性、疲劳指标均达到允许指标的90%以上时,列出结果进行对比分析。另一方面本文以一次二阶矩方法为基础,结合工厂和用户经验,以实例为基础,从原理开始推导,并按照验算点法借助matlab程序给出在最危险工况某一目标可靠指标下的各系数的建议值,以此设计得到一组新的结构参数,结合ANSYS软件中的概率设计分析PDS部分,分别对以上几组结构参数进行强度、静动态刚度、稳定性和疲劳的全面校核,通过数据分析得出了规范中推荐的安全度水平和暴露的问题,并对我国的港口起重机设计和制造提出了一些建议,为一些比较大型的港口机械企业提供了一种新的概率设计方法以供参考。另外,本论文的最终目的是为工程实际应用服务,我衷心的希望我的研究能够对我国起重机设计规范推广应用和今后的修订以及其它机械结构的设计有所帮助和参考,以此提高机械结构的设计质量和可靠性,真正实现其现实的工程意义。
【图文】：

正态分布,功能函数,构件功能,概率

…，X。)表示结构上的作用效应，结构构件可靠状态;极限状态;失效状态。的概率(构件功能函数Z>0的概率率(构件功能函数Z<0的概率)称效应S和结构抗力R两个随机变量从正态分布，其均值。:一;;一，，，

二维图,二维,失效区,空间平面

。，，。。’丫n。(2一2一22)图2.3是一个三维空间(Z，R，S)，其中Z=R一S是一个空间平面，它与(R，S)平面的交线R一S=0表示极限状态，将(R，S)平面划分为安全区和失效区.(图2.4a)。再按图2.3二维空l旬(Z
【学位授予单位】：上海海事大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TH21

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