斷裂力學(xué)的起重機焊接箱形梁疲勞壽命估算

本文簡述了橋式起重機箱形主梁的焊接制造過程,重點介紹了主梁上拱度及其焊接變形的質(zhì)量控制。

針對起重機主梁蓋板和腹板的箱形梁焊接殘余應(yīng)力及變形復(fù)雜等情況,采用有限元方法,選取分段移動串行熱源模型、熱力耦合及生死單元技術(shù),進行了焊接應(yīng)力場及變形的數(shù)值模擬。結(jié)果表明,所采用分段移動串行熱源模型加載熱載荷的方法,能夠較好地模擬實際焊接過程中的熱源移動情況,與普通高斯熱源相比,網(wǎng)格數(shù)量及計算時間明顯減少,且計算精度基本相同,模擬出的箱形梁焊接變形與理論分析基本吻合。

介紹了疲勞斷裂力學(xué)中的paris公式,并將其運用于含反射裂縫的瀝青混凝土路面的疲勞壽命預(yù)測.對paris公式中的參數(shù)a,n選取方法進行了闡述,通過數(shù)據(jù)擬合建立了縫端強度因子與裂縫長度的函數(shù)關(guān)系,利用數(shù)值積分求得了面層疲勞壽命.文中還對疲勞壽命的影響因素:面層模量,面層厚度,基層模量進行了分析

介紹了焊接接頭韌性的概念及其評定焊接接頭韌性的斷裂力學(xué)方法,如kic方法、jic方法和ctod方法,以及各種方法的適用范圍。并通過一些典型的工程應(yīng)用,闡述了斷裂力學(xué)方法在控制焊接結(jié)構(gòu)的建造質(zhì)量、提高其生產(chǎn)效率和降低制造成本等方面的具體做法。

將線彈性斷裂力學(xué)理論引入到構(gòu)件剩余疲勞壽命評估中,并推導(dǎo)出變幅應(yīng)力下構(gòu)件剩余疲勞壽命公式,由于評估公式中的參數(shù)具有很大的不確定性,將其看做服從一定概率分布的統(tǒng)計量,形成基于概率斷裂力學(xué)的剩余疲勞壽命評估公式。最后,通過實例驗證:采用概率斷裂力學(xué)方法能夠?qū)︿摰踯嚵菏Ｓ嗥趬勖龀龊侠淼念A(yù)測。

疲勞失效是船舶結(jié)構(gòu)失效的主要形式,由于船舶結(jié)構(gòu)長期處于海浪、洋流等變應(yīng)力載荷作用下,導(dǎo)致船體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生應(yīng)力集中和疲勞破壞。為了提高船體結(jié)構(gòu)的使用壽命,改善船舶質(zhì)量,對船舶結(jié)構(gòu)進行疲勞評估非常有必要。本文系統(tǒng)的介紹了機械結(jié)構(gòu)的疲勞強度評估方法和斷裂力學(xué)理論,在有限元分析軟件ansys平臺上建立了船舶中部肋板的有限元模型,并基于斷裂力學(xué)對該結(jié)構(gòu)進行有限元分析仿真。本研究提高了船舶結(jié)構(gòu)疲勞評估的精度,有利于延長船舶的使用壽命,降低船體維護成本。

疲勞失效是船舶結(jié)構(gòu)失效的主要形式,由于船舶結(jié)構(gòu)長期處于海浪、洋流等變應(yīng)力載荷作用下,導(dǎo)致船體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生應(yīng)力集中和疲勞破壞。為了提高船體結(jié)構(gòu)的使用壽命,改善船舶質(zhì)量,對船舶結(jié)構(gòu)進行疲勞評估非常有必要。本文系統(tǒng)的介紹了機械結(jié)構(gòu)的疲勞強度評估方法和斷裂力學(xué)理論,在有限元分析軟件ansys平臺上建立了船舶中部肋板的有限元模型,并基于斷裂力學(xué)對該結(jié)構(gòu)進行有限元分析仿真。本研究提高了船舶結(jié)構(gòu)疲勞評估的精度,有利于延長船舶的使用壽命,降低船體維護成本。

疲勞失效是船舶結(jié)構(gòu)失效的主要形式,由于船舶結(jié)構(gòu)長期處于海浪、洋流等變應(yīng)力載荷作用下,導(dǎo)致船體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生應(yīng)力集中和疲勞破壞。為了提高船體結(jié)構(gòu)的使用壽命,改善船舶質(zhì)量,對船舶結(jié)構(gòu)進行疲勞評估非常有必要。本文系統(tǒng)的介紹了機械結(jié)構(gòu)的疲勞強度評估方法和斷裂力學(xué)理論,在有限元分析軟件ansys平臺上建立了船舶中部肋板的有限元模型,并基于斷裂力學(xué)對該結(jié)構(gòu)進行有限元分析仿真。本研究提高了船舶結(jié)構(gòu)疲勞評估的精度,有利于延長船舶的使用壽命,降低船體維護成本。

通過試驗分析了鋁合金的同相和異相熱疲勞特性，并應(yīng)用彈塑性斷裂力學(xué)方法對其壽命作了解析評價，試驗和計算都表明，在相同應(yīng)變范圍下，異相熱疲勞壽命高于同相，這與中低碳鋼等材料結(jié)果相同，另外，計算值和試驗吻合，說明j積分用作評價鋁合金熱疲勞強度的力學(xué)參量及所建立的計算方法有效，從能量角度提出了一個用于描述裂紋擴展能力的參量△w，在相同△w值下，同相熱疲勞壽命和異相熱疲勞相等。

針對梯形波紋腹板焊接梁結(jié)構(gòu),分別基于不同的表征應(yīng)力方法(名義應(yīng)力法、熱點應(yīng)力法、等效結(jié)構(gòu)應(yīng)力法)建立梁結(jié)構(gòu)的有限元模型,研究焊縫處各表征應(yīng)力的分布規(guī)律,分析裂紋產(chǎn)生的位置,計算疲勞壽命,比較不同表征應(yīng)力的評定效果.結(jié)果表明,名義應(yīng)力和熱點應(yīng)力的分布曲線相似,存在一定的波紋特性,但根據(jù)波紋變化無法準(zhǔn)確判斷裂紋產(chǎn)生位置及預(yù)測疲勞壽命;等效結(jié)構(gòu)應(yīng)力分布曲線的波紋變化特性十分顯著,可較好地預(yù)測裂紋產(chǎn)生位置并較準(zhǔn)確地估算疲勞壽命.因此建議采用等效結(jié)構(gòu)應(yīng)力作為梯形波紋腹板焊接梁結(jié)構(gòu)的壽命控制參量.

以起重機焊接箱形主梁為對象,視疲勞強度與疲勞載荷為隨機過程,建立焊接箱形主梁動態(tài)可靠性分析方法,運用montecarlo模擬方法,對時變可靠性指標(biāo)進行了數(shù)值模擬,得到其隨時間變化的曲線。

焊接工藝是橋式起重機主梁焊接質(zhì)量的主要技術(shù)保證。本文介紹了制造箱形主梁的相關(guān)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)要求,重點對箱形主梁焊接變形進行分析,通過選擇合理的裝配焊接順序以及采取工藝要點來控制箱形主梁的變形。最后介紹主梁焊縫檢驗要求,確保起重機的安全可靠。

起重機箱形梁結(jié)構(gòu)型式改進與焊接工藝性

橋式起重機在典型工況下工作循環(huán)一次時,對其主梁危險部位的應(yīng)力進行測試,得到應(yīng)力-時間歷程,采用雨流計數(shù)法處理應(yīng)力-時間歷程獲取載荷譜。根據(jù)線性累積損傷理論,估算出起重機在典型工況下工作循環(huán)一次時,主梁危險部位的損傷值。查詢在線監(jiān)測系統(tǒng),獲得起重機在各種實際工況下的工作循環(huán)次數(shù),將實際工況近似為典型工況,推導(dǎo)出主梁的疲勞壽命公式。

以斷裂力學(xué)理論為基礎(chǔ),推導(dǎo)了焊接箱形梁裂紋尖端應(yīng)力強度因子計算公式,以ansys作為計算工具,模擬焊接箱形梁裂紋擴展,并采用奇異單元計算在不同長度初始裂紋下起重機焊接箱形梁應(yīng)力強度因子范圍。

焊接主梁是門式起重機的主要焊接鋼結(jié)構(gòu),是主要的承力構(gòu)件。焊接主梁疲勞裂紋形成過程復(fù)雜,影響其裂紋形成的因素眾多。從焊接特性和實際使用情況著手,采用斷裂力學(xué)理論分析了焊接主梁裂紋萌生點和裂紋擴展過程。根據(jù)門式起重機承受交變載荷的特點,運用循環(huán)法,估算了焊接主梁的疲勞裂紋擴展壽命。研究結(jié)果為門式起重機的安全使用和管理提供了理論依據(jù)。

塔式起重機是建筑業(yè)物料提升的重要器械，其具有工作時間長、強度大，周轉(zhuǎn)次數(shù)多的特點。做好塔式起重機結(jié)構(gòu)疲勞壽命的探討，有助于塔式起重機的使用，同時對于保證作業(yè)安全也有著重要的意義。

針對起重運輸機械領(lǐng)域測量焊接箱形梁焊縫材料斷裂韌度研究方法少的問題,應(yīng)用斷裂力學(xué)、材料力學(xué)和數(shù)值分析理論進行理論推導(dǎo),得到1種測量焊接箱形梁焊縫材料斷裂韌度的試驗新方法——應(yīng)變法,并采用該方法測量了q235鋼板制成的焊接箱形梁焊縫材料的斷裂韌度,為研究焊接箱形梁的裂紋擴展、載荷限制和斷裂判斷問題提供良好的支持。

通過對輪胎式起重機轉(zhuǎn)臺結(jié)構(gòu)有限元建模分析,找出其易產(chǎn)生疲勞裂紋危險部位.根據(jù)斷裂力學(xué)理論,利用損傷容限法對轉(zhuǎn)臺進行疲勞分析,得出轉(zhuǎn)臺的理論計算壽命以及相關(guān)的分析結(jié)論,為相應(yīng)的設(shè)計提供參考.

門式起重機的制造中，主梁的焊接至關(guān)重要。文章通過對主梁主材q235b鋼的材料化學(xué)分析、焊接要求分析后，初步確定焊接方法和焊接材料，制定了焊接工藝評定方案，按焊接工藝評定要求進行力學(xué)試驗，根據(jù)試驗結(jié)果制定了詳細(xì)的焊接加工工藝并制作樣品進行承載試驗，試驗結(jié)果證明焊接工藝可行。

單梁起重機箱形主梁與箱形工字梁的比較

根據(jù)不同質(zhì)量塔機結(jié)構(gòu)件焊接節(jié)點可能存在的缺陷和制作偏差,運用斷裂力學(xué)分析方法,分析缺陷和制作偏差對結(jié)構(gòu)件節(jié)點疲勞強度和疲勞壽命的影響,對不同質(zhì)量塔機結(jié)構(gòu)件節(jié)點的疲勞強度和疲勞壽命進行計算,提出缺陷和制作偏差的控制建議。