在役塔式起重机剩余寿命综合预测

发布时间：2020-07-06 19:37

【摘要】： 塔式起重机(以下简称塔机)是建筑施工中必不可少的设备,也是施工企业装备水平的标志之一。随着高层建筑结构的增多,塔机满载率加大,工作繁忙程度加重,塔机在使用过程中出现的倒塌、断臂等事故现象也日益严重。据不完全统计,造成事故发生的原因有相当部分是由于塔机的钢结构存在缺陷并工作年限已长所致,而由此引发钢结构的疲劳破坏。在我国,各建筑施工单位使用的塔机中有相当数量是二十世纪六十、七十年代设计、生产的,这些塔机本应属于淘汰,但由于种种原因目前还在使用中。随着使用时间的延长,塔机必然存在安全隐患,由此可以引发严重的安全事故。为保证施工的安全和生产的顺利进行,必须对这部分塔机进行疲劳寿命估算。疲劳寿命估算也因此成为工程界最为关注的课题之一。本文就是在这样的背景下,研究了在役塔机剩余寿命的综合预测。本文以QTZ40塔机为研究对象,提出了一种基于ANSYS有限元分析和MSC/FATIGUE疲劳分析相结合的方法对在役塔机的剩余寿命进行综合预测。该方法又通过了孟宪颐等人提出的一种根据《塔式起重机设计规范》进行反推的反推法的验证。采用本文提出的方法,能够有效地预测某在役塔机的剩余寿命。该方法的提出,能为合理、安全地使用塔机以及制定塔机检测相关规则提供参考。本论文主要开展了以下研究工作: 1)确定塔机疲劳分析方法。通过对疲劳理论知识的研究,结合塔机的实际工作情况,得出塔机的疲劳类型属于高周疲劳。通过查阅大量相关文献得出估算高周疲劳寿命应采用名义应力法。 2)建立有限元模型。研究了有限单元法的基本理论,提出了对塔机进行有限元模型的简化原则和处理方法。采用ANSYS有限元分析软件,建立了由南京昊中建筑设备租赁有限公司提供的型号为QTZ40塔机的有限元模型。 3)塔机力学分析。以塔机起重臂上每一跨点作用的额定载荷为一个工况,用ANSYS软件计算在每一个工况的力作用下结构所承受的静应力值,为以后的疲劳分析做准备。 4)确定载荷时间历程。对在南京市麒麟镇麒麟门百胜清城4楼施工的塔机的工作情况进行为期10天的现场观测并作记录。通过对数据分析处理得到小车一天内在
【学位授予单位】：南京工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：TH213.3
【图文】：

示意图,线性累积损伤,规律,示意图

硕士学位论文/11= ∑==niiiD nN达到极限值W ，试样发生疲劳破坏。水平下循环次数；水平下疲劳寿命。定：①任一给定的应力水平下，每一次的载荷历程无关；③加载顺序的变化不作用下线性累积损伤规律示意图。横坐应力循环比22Nn。

示意图,累积损伤,双线性,规律

图 2-2 双线性累积损伤规律示意图Fig.2-2 Double liner damage rule to cumulative fatigue在于：①将疲劳损伤过程中的两个不同阶段分开影响；②保持了形式简单、应用方便的长处。积损伤理论累积损伤理论认为，疲劳损伤是裂纹的累积与联合，它与损伤载情况下的 Corten-Dolan 公式为∑= =kiiifNN111σσλ交变应力作用下直到破坏的总循环数；1N 为最1σ 为多级交变应力中的最大交变应力；iσ 为第

塔机,腹杆,上弦杆,下弦杆

注：第 1 节标准节的材料为 16Mn.腹杆 φ45×4（侧）φ36×3（水平） Q235上弦杆 φ76×7 Q235臂节 3下弦杆 ∠ 69×69×6(角钢拼方) Q235腹杆 φ45×4（侧）φ36×3（水平） Q235上弦杆 φ76×7 Q235臂节 4-6下弦杆 ∠ 69×69×6(角钢拼方) Q235腹杆 φ42×3（侧）φ36×3（水平） Q235上弦杆 φ76×7 Q235下弦杆 ∠ 62×62×6(角钢拼方) Q235起重臂臂节 7-8腹杆 φ36×3（侧）φ36×3（水平） Q235主弦杆［250×80×9 Q235平衡臂腹杆 φ50×4 Q235主弦杆 ∠ 80×80×8（拼方） Q235塔顶腹杆 φ50×4 Q235主弦杆 ∠ 140×140×14 Q235塔身和司机室腹杆 ∠ 75×75×6 Q235起重臂拉杆 φ40 Q235平衡臂拉杆 φ36 Q235

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