在役鋼結(jié)構(gòu)吊車(chē)梁可靠性分析與剩余疲勞壽命研究.pdf

1、本文以包頭鋼鐵集團(tuán)薄板坯連鑄連軋廠二煉鋼主廠房吊車(chē)梁檢測(cè)為工程背景,通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集,結(jié)合理論分析、設(shè)計(jì)驗(yàn)算、軟件模擬及疲勞分析與計(jì)算,對(duì)目標(biāo)吊車(chē)梁進(jìn)行了綜合研究,具體研究工作如下:
　　1、研究吊車(chē)梁系統(tǒng)的常見(jiàn)缺陷與破損類(lèi)型。吊車(chē)梁系統(tǒng)的設(shè)計(jì)缺陷、違規(guī)施工及使用、管理維護(hù)不到位等因素極易致使在役鋼吊車(chē)梁損傷失效。對(duì)承受交變荷載的焊接工形吊車(chē)梁,復(fù)雜應(yīng)力作用下初始缺陷處形成的應(yīng)力集中所產(chǎn)生的疲勞是導(dǎo)致其上翼緣與腹板交接的上部區(qū)

2、域極早出現(xiàn)損傷失效的最主要原因。
　　2、本文研究的實(shí)際工程是從美國(guó)加州鋼廠購(gòu)買(mǎi)的二手廠房,無(wú)詳細(xì)的設(shè)計(jì)資料。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)結(jié)果,論文對(duì)目標(biāo)吊車(chē)梁的強(qiáng)度、穩(wěn)定性、疲勞應(yīng)力幅及變形等進(jìn)行驗(yàn)算,結(jié)果顯示其受力性能滿足現(xiàn)行規(guī)范要求。
　　3、將ANSYS13.0軟件引用到目標(biāo)吊車(chē)梁實(shí)際受力狀態(tài)的模擬和疲勞計(jì)算與損傷統(tǒng)計(jì)之中。結(jié)果顯示其上、下翼緣的最大正應(yīng)力分別為229N/mm2和184N/mm2,支座處的剪應(yīng)力為53.1N/mm2,

3、與按規(guī)范算值相比最大誤差為7.3％,誤差率在允許的范圍之內(nèi),且從應(yīng)力云圖可以看出,吊車(chē)梁上部區(qū)域有很高的應(yīng)力集中;根據(jù)其疲勞計(jì)算與損傷統(tǒng)計(jì)結(jié)果,分析位置的應(yīng)力幅值分別為131.63MPa、71.387MPa、12.139MPa,疲勞壽命分別為64.809?10次、71.146?10次、71.3?10次,在已用的61.53?10次循環(huán)后的損傷率分別為0.31817、0.13349和0.11769,因此可以看出吊車(chē)梁的上翼緣與腹板交接位置應(yīng)

4、力幅值和損傷率最大、疲勞壽命最小,而對(duì)于逐漸遠(yuǎn)離上翼緣的腹板位置應(yīng)力幅值和損傷率依次減小,疲勞壽命依次增大。
　　4、詳細(xì)分析了目前國(guó)內(nèi)外用于疲勞計(jì)算各種方法的計(jì)算原理、適用范圍、優(yōu)點(diǎn)與不足,將概率統(tǒng)計(jì)引入到斷裂力學(xué)之中,對(duì)目標(biāo)吊車(chē)梁進(jìn)行了疲勞壽命計(jì)算。冶金廠房中的吊車(chē)梁受力極其復(fù)雜,不確定因素眾多,因此斷裂力學(xué)用于在役鋼吊車(chē)梁的疲勞計(jì)算時(shí)各參數(shù)并不是常量,將這些參數(shù)看成符合正態(tài)分布的統(tǒng)計(jì)變量并用于目標(biāo)吊車(chē)梁的疲勞計(jì)算,算得最大失