基于ANSYS的桥式起重机随机应力谱获取方法及其寿命分析

发布时间：2017-05-19 22:07

  本文关键词：基于ANSYS的桥式起重机随机应力谱获取方法及其寿命分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着我国经济的快速发展，重工业逐渐成为我国的支柱产业，从农业到军工业、从矿业到建筑业、从仓库到码头，随处都可以看见一种用于搬运物料的机械—起重机。其中桥式起重机是目前应用最广且使用最多的一种起重设备，同时它的事故发生率与其它类型的起重机相比较高，危险因素也较多，近年来由于桥式起重机引起的事故屡见不鲜。为了能够减少事故发生率，国家规定桥式起重机两年就必须进行一次检验，然而每次检验都要耗费大量的人力和时间，因此我们可以对桥式起重机进行仿真，运用软件进行疲劳分析和寿命评估，这样不但可以减少成本并且能够有效的预防事故的发生。 首先，进行现场调查和测验，确定试验对象，本文确定的研究对象为75/30T双梁桥式起重机，获得其详细参数和起吊工况等基础数据，再用贴应变片的方式，获得其应力-时间历程，最后进行数据处理和疲劳计算，保存试验方法下的寿命资料，为后面进行ANSYS有限元分析软件仿真提供对比数据。 其次，使用ANSYS有限元分析软件对此桥式起重机进行建模，通过对三种满载下的工况进行静力分析，查看其应力分布云图，，经过对比和分析确定其危险截面，再通过动力学分析对危险截面的八个关键节点的应力-时间历程进行对比和分析，确定危险截面的最终疲劳核算点。 最后，使用ANSYS有限元分析软件对现场调查和测验所获得的一百多组起吊工况进行动力学分析，模拟其起吊、移动和卸载的整个过程，获得这些工况下的应力-时间历程，通过软件仿真和雨流技术进行数据处理，编制随机应力谱，再通过修正的迈因纳疲劳累积损伤理论进行寿命分析和剩余寿命评估。 本文通过使用试验法和ANSYS有限元分析软件仿真法，对桥式起重机的箱型主梁进行了疲劳分析，最后将两种方法下的剩余寿命估算结果进行分析对比，相对误差为6.45%，验证了ANSYS有限元分析软件仿真的可行性和实用性。
【关键词】：桥式起重机 有限元 雨流计数 应力谱 疲劳寿命
【学位授予单位】：太原科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH215
【目录】：

• 中文摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-17
• 1.1 立题依据以及研究意义11-12
• 1.2 课题来源12
• 1.3 疲劳发展史12-13
• 1.4 本文的研究对象13-14
• 1.5 本文的研究内容及方法14-17
• 第二章 疲劳基础理论概述17-27
• 2.1 疲劳和疲劳寿命17
• 2.1.1 疲劳17
• 2.1.2 疲劳寿命17
• 2.2 抗疲劳设计方法总述17-21
• 2.2.1 名义应力疲劳设计方法18
• 2.2.2 局部应力应变法18-19
• 2.2.3 损伤容限法19
• 2.2.4 疲劳可靠性设计方法19-21
• 2.3 疲劳累积损伤理论21-23
• 2.3.1 线性疲劳累积损伤理论21
• 2.3.2 双线性疲劳累积损伤理论21-22
• 2.3.3 非线性疲劳累积损伤理论22
• 2.3.4 概率疲劳累积损伤理论22-23
• 2.4 疲劳寿命的主要影响因素23-25
• 2.4.1 结构疲劳寿命的影响因素23-24
• 2.4.2 桥式起重机疲劳寿命的影响因素24-25
• 2.5 本章小结25-27
• 第三章 桥式起重机箱型主梁结构有限元分析27-45
• 3.1 有限元法（Finite Element Method, FEM）27
• 3.2 ANSYS 有限元分析软件介绍27-29
• 3.2.1 ANSYS 简介27-28
• 3.2.2 APDL 简介28-29
• 3.3 建立箱型主梁结构有限元模型29-31
• 3.3.1 箱型主梁结构单元类型的选择29-30
• 3.3.2 主梁材料属性的设置30
• 3.3.3 设置单元实常数30
• 3.3.4 建模30-31
• 3.4 箱型主梁结构有限元模型的网格划分方法31-33
• 3.4.1 有限元模型网格划分的步骤31-32
• 3.4.2 有限元模型网格划分的基本原则32-33
• 3.5 加载及边界条件33-34
• 3.5.1 需要施加的载荷种类33
• 3.5.2 主梁载荷加载方式以及设置约束33-34
• 3.6 静力学分析34-37
• 3.7 动力学分析37-43
• 3.8 本章小结43-45
• 第四章 桥式起重机随机应力谱的获取45-61
• 4.1 基于试验的桥式起重机疲劳核算点的应力-时间历程的获取45-48
• 4.1.1 现场试验过程45-46
• 4.1.2 试验具体步骤46-48
• 4.2 基于 ANSYS 的桥式起重机疲劳核算点的应力-时间历程的获取48-49
• 4.2.1 确定疲劳核算点位置48
• 4.2.2 确定工况48-49
• 4.2.3 使用 ANSYS 有限元分析软件进行模拟49
• 4.3 雨流计数49-52
• 4.3.1 计数法简介49-50
• 4.3.2 雨流计数的一般计数规则和计数原理50-52
• 4.4 数据处理52-58
• 4.4.1 预处理53-54
• 4.4.2 雨流计数54-57
• 4.4.3 获取二维应力谱57-58
• 4.5 本章小结58-61
• 第五章 疲劳寿命分析和剩余寿命评估61-69
• 5.1 疲劳寿命分析61-64
• 5.1.1 确定材料的 S-N 曲线和 P-S-N 曲线61-63
• 5.1.2 确定应力谱63-64
• 5.2 剩余寿命估算64-66
• 5.3 本文研究方法的特点66-67
• 5.4 本章小结67-69
• 第六章 结论与展望69-71
• 6.1 结论69-70
• 6.2 展望70-71
• 参考文献71-77
• 致谢77-79
• 附录 A 工况表79-81
• 附录 B 应力-时间历程表81-85
• 攻读学位期间发表的学术论文85-86

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：380015