Paris公式在結(jié)構(gòu)裂紋診斷中的應(yīng)用研究.pdf

1、港機(jī)金屬結(jié)構(gòu)故障診斷是保障港口安全生產(chǎn)的一個(gè)重要研究課題,對(duì)大型港口機(jī)械而言,其金屬結(jié)構(gòu)的故障時(shí)有發(fā)生,嚴(yán)重地影響生產(chǎn)的安全,并造成重大的經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)影響.我們運(yùn)用故障診斷技術(shù)對(duì)金屬結(jié)構(gòu)件的故障進(jìn)行狀態(tài)評(píng)估和壽命預(yù)測(cè),并開(kāi)發(fā)出軟(硬件)件系統(tǒng)在實(shí)踐中應(yīng)用,并不斷的研究、完善以符合實(shí)際.根據(jù)港機(jī)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂紋這一主要故障的現(xiàn)狀,本文的主要工作就是以斷裂力學(xué)理論為依托,通過(guò)實(shí)驗(yàn),結(jié)合有限元技術(shù)、APDL、UIDL及VB程序開(kāi)發(fā)等關(guān)鍵技術(shù),對(duì)

2、港口機(jī)械金屬結(jié)構(gòu)裂紋診斷的關(guān)鍵理論P(yáng)aris公式及應(yīng)用進(jìn)行了研究、補(bǔ)充和完善,以更符合企業(yè)的實(shí)際生產(chǎn)需要.本論文的主要內(nèi)容包括:(1)論述了斷裂力學(xué)的基本理論及其分支計(jì)算斷裂力學(xué)發(fā)展趨勢(shì),對(duì)疲勞裂紋擴(kuò)展壽命模型及其在港機(jī)金屬結(jié)構(gòu)裂紋壽命預(yù)測(cè)的應(yīng)用進(jìn)行闡述.(2)針對(duì)港機(jī)金屬結(jié)構(gòu)故障診斷中的核心-Paris公式的應(yīng)用,對(duì)通過(guò)無(wú)裂紋時(shí)建立有限元模型得到結(jié)構(gòu)應(yīng)力云圖,從而獲得分析裂紋擴(kuò)展壽命所需應(yīng)力參數(shù)的有效性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究.(3)通過(guò)有限元

3、Ansys技術(shù)對(duì)該實(shí)驗(yàn)中的試件建立有限元模型,對(duì)結(jié)果進(jìn)行對(duì)照;并利用Ansys計(jì)算裂紋試件的應(yīng)力強(qiáng)度因子同經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行了對(duì)照,驗(yàn)證了結(jié)果的有效性.(4)通過(guò)Ansys二次開(kāi)發(fā)技術(shù)對(duì)試件中的應(yīng)力強(qiáng)度因子隨裂紋長(zhǎng)度增加而變化的數(shù)值進(jìn)行求解并擬合成曲線,以了解裂紋擴(kuò)展速度的變化率.在此基礎(chǔ)上,為更精確、更方便的對(duì)結(jié)構(gòu)裂紋進(jìn)行診斷,提出了根據(jù)有限元模型,通過(guò)二次開(kāi)發(fā)技術(shù)對(duì)任意部位的應(yīng)力強(qiáng)度因子(幅值)及其曲線的求解來(lái)對(duì)裂紋擴(kuò)展壽命,速度變化進(jìn)行

4、診斷的計(jì)算框架,對(duì)Paris公式的在金屬結(jié)構(gòu)裂紋診斷中的具體運(yùn)用提供了新思路.(5)通過(guò)VB改寫、完善了原有的港機(jī)金屬結(jié)構(gòu)故障診斷系統(tǒng),引入標(biāo)準(zhǔn)型鋼數(shù)據(jù)庫(kù)及非標(biāo)準(zhǔn)型鋼幾何特性的計(jì)算功能使用戶使用更方便;對(duì)于無(wú)法得到應(yīng)力云圖而企業(yè)需要重點(diǎn)巡檢的部位,通過(guò)其金屬結(jié)構(gòu)總圖根據(jù)專家經(jīng)驗(yàn)制成"現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)力測(cè)試指導(dǎo)圖"集成到所開(kāi)發(fā)的港機(jī)金屬結(jié)構(gòu)裂紋診斷系統(tǒng),為Paris公式的應(yīng)力值的選取部位提供方便;通過(guò)計(jì)算M1025門機(jī),繼續(xù)對(duì)金屬結(jié)構(gòu)應(yīng)力云圖進(jìn)