在役塔式起重機剩余壽命綜合預測.pdf

1、塔式起重機（以下簡稱塔機）是建筑施工中必不可少的設備,也是施工企業(yè)裝備水平的標志之一。隨著高層建筑結構的增多，塔機滿載率加大，工作繁忙程度加重，塔機在使用過程中出現(xiàn)的倒塌、斷臂等事故現(xiàn)象也日益嚴重。據(jù)不完全統(tǒng)計，造成事故發(fā)生的原因有相當部分是由于塔機的鋼結構存在缺陷并工作年限已長所致，而由此引發(fā)鋼結構的疲勞破壞。在我國，各建筑施工單位使用的塔機中有相當數(shù)量是二十世紀六十、七十年代設計、生產(chǎn)的,這些塔機本應屬于淘汰，但由于種種原因目前還在

2、使用中。隨著使用時間的延長，塔機必然存在安全隱患，由此可以引發(fā)嚴重的安全事故。為保證施工的安全和生產(chǎn)的順利進行，必須對這部分塔機進行疲勞壽命估算。疲勞壽命估算也因此成為工程界最為關注的課題之一。本文就是在這樣的背景下，研究了在役塔機剩余壽命的綜合預測。 本文以QTZ40塔機為研究對象，提出了一種基于ANSYS有限元分析和MSC/FATIGUE疲勞分析相結合的方法對在役塔機的剩余壽命進行綜合預測。該方法又通過了孟憲頤等人提出的一種

3、根據(jù)《塔式起重機設計規(guī)范》進行反推的反推法的驗證。采用本文提出的方法，能夠有效地預測某在役塔機的剩余壽命。該方法的提出，能為合理、安全地使用塔機以及制定塔機檢測相關規(guī)則提供參考。本論文主要開展了以下研究工作： 1) 確定塔機疲勞分析方法。通過對疲勞理論知識的研究，結合塔機的實際工作情況，得出塔機的疲勞類型屬于高周疲勞。通過查閱大量相關文獻得出估算高周疲勞壽命應采用名義應力法。 2) 建立有限元模型。研究了有限單元法的基本

4、理論，提出了對塔機進行有限元模型的簡化原則和處理方法。采用ANSYS有限元分析軟件，建立了由南京昊中建筑設備租賃有限公司提供的型號為QTZ40塔機的有限元模型。 3) 塔機力學分析。以塔機起重臂上每一跨點作用的額定載荷為一個工況，用ANSYS軟件計算在每一個工況的力作用下結構所承受的靜應力值，為以后的疲勞分析做準備。 4) 確定載荷時間歷程。對在南京市麒麟鎮(zhèn)麒麟門百勝清城4樓施工的塔機的工作情況進行為期10天的現(xiàn)場觀測并

5、作記錄。通過對數(shù)據(jù)分析處理得到小車一天內(nèi)在各工況下的工作頻數(shù)。最后以天為周期，得出變幅載荷的載荷時間歷程（.dac）。借助ANSYS有限元軟件，對塔機進行瞬態(tài)動力分析，得到?jīng)_擊載荷作用下的載荷時間歷程。 5) 剩余壽命估算。根據(jù)前面獲得的結構應力分析結果和載荷時間歷程，借助疲勞分析軟件MSC/FATIGUE算出該塔機的全壽命；再根據(jù)該塔機的實際工作情況，統(tǒng)計已工作的時間（以天為單位），最后預測該塔機的剩余壽命。 6) 驗