在役塔式起重机臂架结构可靠性分析

发布时间：2017-05-16 15:17

  本文关键词：在役塔式起重机臂架结构可靠性分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着国家改革开放的持续深入，社会基础设施建设的大量实施，包括建筑、铁路、大坝水电站建设等工程都在紧张的进展之中。当今的设施建设正急速的向着大型化、高耸化、高效率化等转变，塔式起重机以其特有的工作效率高、回转半径大和起升高度较高的优势，在这一系列的设施建设中，无论是民用还是工业领域，均起着举足轻重的作用。经过几十年的发展，截止到2010年，我国塔机的社会保有量达到14万台，在这么大量的塔机设备中，有许多服役多年且技术水平不高的塔机，给安全隐患埋下了重重的伏笔。塔式起重机这样的重型设备一旦出现事故，后果将是灾难性的。鉴于此，迫切希望掌握塔式起重机的运行实况，做到对每台塔机的运行状态心中有数，确保塔式起重机正常稳定的工作。 在这样一个背景下，本文研究了在役塔式起重机的可靠性问题，并将塔机的可靠性量化，以便科学准确的刻画塔式起重机在未来使用时的可靠程度。 本文首先对可靠性基本理论进行了研究分析，并结合统计学知识，对起重机臂架结构的可靠度计算模型进行了探讨，提出并建立了相应的符合其实际的可靠度模型。然后，结合现今成熟的有限元软件分析平台，根据有限元的实际结构尺寸建立了塔式起重机臂架结构的有限元模型，并按照一个完整的工作循环对塔机臂架施加载荷，对软件模拟仿真出来的塔机臂架结构危险点处应力进行提取分析，建立合理适当的应力幅和应力幅值对数的概率分布模型。接着，以应力—强度干涉模型为核心将塔机臂架结构载荷应力和结构的抗力相连结，根据结构可靠度的理论知识，建立了包含结构载荷应力和结构的抗力的功能函数，最终推算出塔机臂架结构的可靠度指标公式。最后，通过实例验证了本文提出的可靠度指标计算方法，结果显示本文中运用应力—强度干涉方法得出的结果和应用一次二阶矩法（FSOM）得出的结果在预测塔机臂架最终失效年限时是趋于一致的，证明了本文中所应用的计算塔机臂架可靠度分析的计算方法和思路是正确的。 本文对塔机计算得到的可靠度结论可以为施工方或者相关负责部门提供有力的参考，可以科学的管理众多的正在使用的塔式起重机，充分利用每一台塔机，即时报废可靠度不高的具有潜在安全隐患的塔机，保障人民的生命财产安全。
【关键词】：塔式起重机 可靠度指标 臂架结构 概率分布
【学位授予单位】：太原科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH213.3
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 塔式起重机相关历史及其发展趋势10-14
• 1.1.1 塔式起重机简介10-11
• 1.1.2 研究背景11
• 1.1.3 塔机发展现状11-13
• 1.1.4 结构可靠度研究概况13-14
• 1.2 课题研究主要内容14
• 1.3 本章小结14-16
• 第二章 塔机臂架结构体系的可靠度计算基本理论16-36
• 2.1 桁架结构可靠度理论基本概念16-26
• 2.1.1 结构可靠度的功能函数16-18
• 2.1.2 结构可靠度指标的计算18-20
• 2.1.3 结构体系可靠性指标20-22
• 2.1.4 结构体系可靠度理论22-26
• 2.2 塔机臂架结构抗力和载荷应力的随机分布模型26-33
• 2.2.1 结构相关随机变量呈正态分布的可靠性模型27-28
• 2.2.2 随机变量为非正态分布情况下的可靠性模型28-33
• 2.3 求取塔式起重机臂架结构载荷应力分布33-34
• 2.4 本章小结34-36
• 第三章 塔式起重机臂架结构可靠度模型的统计原理36-46
• 3.1 塔式起重机钢结构的载荷及应力分布统计原理36-38
• 3.1.1 塔机钢结构载荷36
• 3.1.2 塔机钢结构载荷的统计方法36-38
• 3.2 应力幅分布的统计原理38-40
• 3.2.1 应力幅具体统计方法38-40
• 3.2.2 确定塔机钢结构应力幅概率分布模型40
• 3.3 应力幅概率分布模型的验证40-45
• 3.3.1 理论统计分布41
• 3.3.2 结构面参数分布函数及分布检验41-45
• 3.4 本章小结45-46
• 第四章 塔式起重机臂架结构危险点应力分布的获取46-68
• 4.1 塔机臂架主要相关参数及其金属结构46-48
• 4.1.1 塔机的主要技术参数46-47
• 4.1.2 塔机臂架结构的金属结构47-48
• 4.2 确定塔机臂架载荷及其组合48-60
• 4.2.1 起升载荷48-50
• 4.2.2 自重载荷PG50-51
• 4.2.3 物品m 2离地瞬间臂架所受动载荷51-52
• 4.2.4 物品离地时臂架所受动载荷52-54
• 4.2.5 小车制动载荷54-56
• 4.2.6 臂架回转离心力56-57
• 4.2.7 风载荷57-60
• 4.3 臂架有限元模型的建立60-62
• 4.3.1 设置模型边界条件60
• 4.3.2 选择单元类型60-62
• 4.4 处理有限元仿真所得的应力-时间历程数据的合理性62-65
• 4.4.1 分析危险点处应力数据62-65
• 4.4.2 检验假设的应力幅分布模型65
• 4.5 本章小结65-68
• 第五章 塔式起重机臂架可靠性计算68-80
• 5.1 臂架钢结构材料的疲劳特性68-72
• 5.1.1 材料 Q235 的循环应力应变特性68
• 5.1.2 金属材料的 N 一 S 曲线68-72
• 5.2 QTZ25 塔机的臂架可靠性指标计算72-78
• 5.2.1 应力—强度干涉法计算的可靠性指标73-74
• 5.2.2 一次二阶矩法计算的可靠性指标74-78
• 5.3 本章小结78-80
• 第六章 总结与展望80-82
• 6.1 结论80
• 6.2 展望80-82
• 参考文献82-86
• 致谢86-88
• 攻读硕士学位期间所发表的论文88-89

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前6条

1 郗容;;塔式起重机事故分析与安全管理[J];甘肃科技;2011年10期

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中国博士学位论文全文数据库 前1条

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本文编号：371200