起重機(jī)桁架臂疲勞壽命與可靠性研究.pdf

1、桁架臂起重機(jī)是廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域的一種起重設(shè)備，桁架臂是起重機(jī)關(guān)鍵承載部件。如何有效地對臂架壽命和可靠性進(jìn)行預(yù)測，是起重機(jī)疲勞研究領(lǐng)域備受關(guān)注的一個(gè)重要課題。目前國內(nèi)的研究缺乏專門針對起重機(jī)典型工況下的桁架臂疲勞壽命S-N曲線;采用比較常用的線性累積損傷理論對疲勞壽命進(jìn)行計(jì)算所得到的結(jié)果精度不高，其他非線性累積損傷理論由于需要大量試驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合，公式復(fù)雜，工程適用性不強(qiáng)。針對上述問題，本文主要開展了如下研究工作:
　　(1)利

2、用雙曲正弦函數(shù)與斷裂力學(xué)裂紋擴(kuò)展曲線相似性理論，提出在常幅應(yīng)變-壽命公式Basquin-Manson-Coffin(BMC)公式的基礎(chǔ)上，提出了累積損傷比例因子概念，建立了單位裂紋擴(kuò)展速率與壽命的歸一化約束關(guān)系。根據(jù)起重機(jī)應(yīng)力特性，提出了基于模糊損傷的改進(jìn)型非線性累積損傷模型和概率模型，通過比較疲勞壽命影響的各個(gè)因素，得到了各個(gè)參數(shù)的基本敏感度趨勢。
　　(2)針對起重機(jī)獲取實(shí)際應(yīng)力譜比較困難的現(xiàn)狀，提出了基于虛擬樣機(jī)技術(shù)的“實(shí)測

3、+仿真+比對+統(tǒng)計(jì)”組合策略的危險(xiǎn)點(diǎn)確定和應(yīng)力譜獲取方法。通過建立起重機(jī)整體和局部危險(xiǎn)區(qū)域細(xì)化的耦合有限元虛擬樣機(jī)，實(shí)現(xiàn)了用動力學(xué)仿真手段獲取了應(yīng)力譜，為起重機(jī)的應(yīng)力譜獲取提供了新的途徑。
　　(3)對影響起重機(jī)桁架臂可靠性的七個(gè)體系單因素及其評價(jià)指標(biāo)進(jìn)行了分析，建立了多層次構(gòu)權(quán)與動態(tài)構(gòu)權(quán)相結(jié)合的臂架整體可靠性評估體系框架，并基于此提出了疲勞剩余壽命可靠度與臂架整體可靠度的安全決策措施。設(shè)計(jì)了基于Elman神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的臂架整體可靠度

4、預(yù)測模型，可根據(jù)大量專家數(shù)據(jù)的訓(xùn)練，自動計(jì)算可靠度，方便工程應(yīng)用。
　　(4)基于熱點(diǎn)應(yīng)力法，對起重機(jī)桁架臂K節(jié)點(diǎn)的疲勞試驗(yàn)方法進(jìn)行了研究，確定了起重機(jī)典型工況下的較優(yōu)工裝設(shè)計(jì)，獲取了起重機(jī)典型載荷下的桁架臂K節(jié)點(diǎn)S-N曲線，對影響疲勞壽命的應(yīng)變歷程、平均應(yīng)力和初始損傷三個(gè)主要因素進(jìn)行了試驗(yàn)，通過數(shù)據(jù)擬合得到了概率BMC公式的材料參數(shù)，為起重機(jī)抗疲勞設(shè)計(jì)的工程應(yīng)用提供了數(shù)據(jù)參考。
　　(5)開發(fā)了面向起重機(jī)桁架臂的疲勞壽命與