橋式起重機箱形主梁結構疲勞壽命研究.pdf

1、橋式起重機作為現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)與起重運輸業(yè)中必不可少的特種設備之一，目前已廣泛應用于在鐵路交通、鋼鐵化工、港口碼頭以及物流周轉等部門和場所。然而，橋式起重機卻是大型機械設備中隱藏危險因素最多、發(fā)生傷亡事故幾率最大的特種設備，國內外每年不斷頻發(fā)的起重設備事故，造成了極其嚴重的人身傷害及財產(chǎn)損失。根據(jù)大量統(tǒng)計資料顯示，這些事故中，最常見、最嚴重的是以疲勞裂紋為特征的橋式起重機焊接箱形主梁結構的疲勞破壞。橋式起重機的箱形主梁結構是其主要的承載構件

2、，橋式起重機的工作特點決定了此類結構的主要破壞形式為隨機載荷作用下主梁的疲勞斷裂，而主梁的斷裂就意味著整個橋式起重機壽命的終結。因此，進行在役橋式起重機箱形主梁結構的疲勞裂紋擴展規(guī)律的研究和箱形主梁剩余疲勞壽命的預測，可以預防其疲勞斷裂破壞事故的發(fā)生，并對于橋式起重機的設計、制造、使用及維修具有重要的指導意義。
　　本課題運用現(xiàn)代疲勞累積損傷理論，分析橋式起重機箱形主梁疲勞破壞的特征及其影響因素;采用ANSYS有限元分析軟件對橋式

3、起重機箱形主梁結構進行靜力學分析，確定其危險部位并對其進行疲勞分析與剩余壽命估算。另外，本課題還結合斷裂力學理論對已產(chǎn)生疲勞裂紋的箱形主梁結構進行剩余疲勞壽命預測，這對于提高橋式起重機工作的可靠性，延長其使用壽命，進而提高起重機在工程實際中的生產(chǎn)效率具有重要意義。
　　首先，本文建立了該橋式起重機箱形主梁結構的有限元模型，選擇起重機的五種典型工況，在近似于實際工作條件的疲勞載荷分布狀態(tài)下對無缺陷的箱形主梁結構進行有限元模擬分析，得

4、到了箱形主梁結構在每種工況下的應力、位移變形以及安全系數(shù)分布圖，確定了箱形主梁結構應力值與位移變形量的最大位置和安全系數(shù)最低的部位。
　　其次，采用ANSYS有限元分析軟件中的壽命分析模塊對含有初始裂紋的橋式起重機主梁結構的設計壽命進行估算，并通過模擬結果分析，得出含有初始裂紋的箱形主梁結構在近似實際工況下的安全系數(shù)分布圖以及疲勞壽命云圖，直觀地反映出了箱形主梁結構各部位的疲勞壽命分布狀態(tài)。
　　最后，本課題采用線彈性斷裂力