巨型浮式起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)的疲勞斷裂特性研究.pdf

1、浮式起重機(jī)(簡(jiǎn)稱(chēng)浮吊)通常受海上工況復(fù)雜，載荷變化無(wú)規(guī)律，風(fēng)浪流載荷耦合機(jī)理復(fù)雜等因素影響，要求其作業(yè)平穩(wěn)性、可靠性較高。作為浮吊最主要的工作部分——主臂架，擔(dān)負(fù)著為起吊的重物提供支撐并保證將重物安全起吊至目標(biāo)點(diǎn)的功能。因此對(duì)主臂架的安全可靠性分析是整個(gè)浮吊的重心之處。本文采用有限元方法通過(guò)整機(jī)建模、子結(jié)構(gòu)建模、局部建模逐次將臂架的最危險(xiǎn)點(diǎn)鎖定，并針對(duì)這些危險(xiǎn)點(diǎn)進(jìn)行疲勞裂紋擴(kuò)展分析。 本文首先對(duì)振華港機(jī)7500t浮吊的船上部分進(jìn)

2、行整機(jī)建模分析，綜合考慮了波浪、風(fēng)載、作業(yè)方式等因素對(duì)整機(jī)結(jié)構(gòu)的影響，最終形成了一套適用于此次浮吊的全面及系統(tǒng)的分析方案。對(duì)該浮吊的57種工況下進(jìn)行了靜態(tài)分析，并對(duì)仿真結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行匹配分析，在確定仿真結(jié)果合理的基礎(chǔ)上將全部工況下的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行總結(jié)，從而首先將子結(jié)構(gòu)的目標(biāo)對(duì)象鎖定于臂架上的6處應(yīng)力敏感區(qū)域。 在整機(jī)分析的基礎(chǔ)上，提取了子結(jié)構(gòu)的載荷信息，并重建子結(jié)構(gòu)的實(shí)體單元模型進(jìn)行仿真，通過(guò)對(duì)臂架單肢上的3處敏感區(qū)域的計(jì)

3、算分析，最終將一些潛在的疲勞危險(xiǎn)點(diǎn)鎖定。由于計(jì)算裂紋擴(kuò)展過(guò)程需要多次迭代計(jì)算，為了提高計(jì)算效率，針對(duì)這些潛在的危險(xiǎn)點(diǎn)又進(jìn)行局部建模。 本文采用目前唯一一種可進(jìn)行3D裂紋擴(kuò)展仿真的軟件Zencrack進(jìn)行計(jì)算。緊密結(jié)合該浮吊的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，最終確立了適應(yīng)于此次分析的大裂紋塊與過(guò)渡單元相結(jié)合的方法，采用位移法計(jì)算應(yīng)力強(qiáng)度因子，以及向前預(yù)測(cè)器的積分方案對(duì)潛在危險(xiǎn)點(diǎn)的裂紋擴(kuò)展進(jìn)行模擬。 由于該浮吊的作業(yè)方式多樣化，以及海上環(huán)境的復(fù)雜