桥式起重机载荷谱获取方法及疲劳剩余寿命评估研究

发布时间：2022-08-10 14:13

　　起重机械是国民经济建设中不可缺少的特种设备,其运行的安全性和经济性是公众和政府的关注点。起重机的设计能力与实际使用的差异性,导致起重机使用寿命与设计寿命的差异。因此,有效可靠地定量评估和预测起重机的剩余寿命,在安全期内进行维护和补强,发挥起重机的经济效益,降低更新置换成本,同时确保安全可靠运行,是国内外所关注和亟待解决的重大命题。疲劳核算点应力谱的获取和编制,是对桥式起重机进行疲劳可靠性分析和寿命评估的基础。通过样机现场实测,可以获得高置信度的应力谱,但对不同使用工况、不同类型的起重机,采用现场试验测试方法获取应力谱,周期长、成本高、难度大。仿真模拟速度快、成本低、但与实际工况存在差异,置信度不高。为解决此关键问题,将探索一种“扬长避短+组合策略”获取桥式起重机应力谱的新方法。首先通过有限元分析以及根据真实金属结构截面按1：2比例制作的模型梁的试验结果,确定桥式起重机金属结构疲劳寿命评估与可靠性分析的核算点。然后选取起重机装配车间一台75t/28.5m桥式起重机作为分析样机,在危险截面贴应变片进行一个工作周期的实际应力-时间历程测试。同时通过人工或仪器,记录影响疲劳核算点应力谱的每一实... 

【文章页数】：166 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
符号注释表
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 研究意义
    1.2 国内外现状
        1.2.1 载荷谱研究现状
        1.2.2 随机应力历程处理方法研究现状
        1.2.3 参数分布拟合及其检验研究现状
        1.2.4 疲劳寿命评估研究现状
    1.3 课题来源
    1.4 主要研究内容
第2章 桥式起重机疲劳核算点试验应力谱获取
    2.1 选取样机及测试点
        2.1.1 样机选取
        2.1.2 疲劳核算点位置确定
        2.1.3 样机疲劳测试点位置确定
    2.2 应力谱试验
        2.2.1 试验目的
        2.2.2 应力测试系统组成
        2.2.3 测试步骤
        2.2.4 数据预处理
    2.3 数据处理
        2.3.1 数据压缩
        2.3.2 雨流计数
        2.3.3 获得任意级别二维应力谱
        2.3.4 数据处理程序流程图
        2.3.5 雨流计数程序
    2.4 疲劳核算点试验应力-时间历程
    2.5 本章小结
第3章 桥式起重机应力谱关键参数获取及数据处理
    3.1 影响疲劳核算点应力谱的关键参数
    3.2 关键参数的人工获取
        3.2.1 起升载荷的获取
        3.2.2 起升卸载位置获取
        3.2.3 小车是否过中点获取
    3.3 关键参数自动获取
        3.3.1 起升载荷位置测量系统
        3.3.2 起升载荷大小测量系统
        3.3.3 应力谱关键参数数据的采集
    3.4 关键参数的数据处理
        3.4.1 分布拟合理论
        3.4.2 拟合优度检验理论
        3.4.3 获得关键参数分布模型
    3.5 计算实例
        3.5.1 样机工作特点及采集数据分析
        3.5.2 样机关键参数采样数据的处理
    3.6 本章小结
第4章 桥式起重机金属结构疲劳核算点应力-时间历程仿真
    4.1 基于SIMULINK的疲劳核算点应力-时间历程仿真
        4.1.1 起升过程动态仿真
        4.1.2 小车运行过程仿真
        4.1.3 起升机构卸载过程仿真
        4.1.4 无吊重过程动态仿真
    4.2 桥式起重机关键参数的蒙特卡洛法仿真
        4.2.1 直接Monte Carlo抽样法
        4.2.2 拉丁超立方抽样法
    4.3 仿真处理
        4.3.1 蒙特卡洛随机数的处理
        4.3.2 起升循环各过程的控制
    4.4 仿真计算
        4.4.1 一个起升循环的仿真
        4.4.2 一段时间起升循环动态仿真
        4.4.3 监测周期内起升循环的仿真
    4.5 本章结论
第5章 桥式起重机疲劳剩余寿命估算
    5.1 桥式起重机疲劳剩余寿命评估方法和步骤
    5.2 无限寿命校核
        5.2.1 无裂纹构件的无限寿命校核
        5.2.2 有裂纹构件的无限寿命校核
    5.3 有限寿命评估
        5.3.1 金属结构名义应力疲劳剩余寿命评估
        5.3.2 金属结构断裂力学-损伤容限疲劳剩余寿命评估
    5.4 桥式起重机安全级别的划分
    5.5 本章结论
第6章 桥式起重机疲劳剩余寿命可靠性和可靠性敏感度分析
    6.1 金属结构疲劳剩余寿命安全余量方程
        6.1.1 疲劳剩余寿命随机过程离散化
        6.1.2 疲劳剩余寿命可靠性分析中关键参数分布及其分布参数取值
        6.1.3 设计寿命分布及其分布参数确定
        6.1.4 疲劳剩余寿命安全余量方程
    6.2 基于重要抽样法的桥式起重机金属结构疲劳剩余寿命可靠性分析
        6.2.1 重要抽样法失效概率计算公式
        6.2.2 重要抽样法失效概率估计值的收敛性分析
        6.2.3 基于重要抽样法失效概率估计步骤
        6.2.4 样机金属结构疲劳剩余寿命可靠性分析
    6.3 基于重要抽样法的疲劳剩余寿命可靠性敏感度分析
        6.3.1 可靠性敏感度概念
        6.3.2 重要抽样法可靠性敏感度计算公式
        6.3.3 重要抽样法可靠性敏感度估计值的收敛性分析
        6.3.4 重要抽样法可靠性敏感性分析步骤
        6.3.5 样机金属结构疲劳剩余寿命可靠性敏感度分析
    6.4 本章结论
结论
参考文献
致谢
附录A (攻读博士期间发表的学术论文目录)


【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3673784