基于結(jié)構(gòu)完整性理論的橋（門）式起重機箱形梁結(jié)構(gòu)安全評定方法研究.pdf

1、起重運輸機械作為現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中不可或缺的機械裝備，在物料裝卸、搬運、生產(chǎn)、救援和維護等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。隨著我國社會經(jīng)濟進一步發(fā)展，服役起重機特別是老齡化起重機數(shù)量逐年增加。一方面，隨著起重機服役年齡的增長，結(jié)構(gòu)性能退化和承載能力降低，起重機可靠性和安全性無法得到保證，其結(jié)構(gòu)破壞往往都會帶來較大的財產(chǎn)損失和人身傷害;另一方面，在起重機行業(yè)和國家層面，目前我國還缺乏一套針對起重機結(jié)構(gòu)安全評定的統(tǒng)一標準，質(zhì)檢部門在對起重機進行報廢和維護評估時，

2、如果漏掉某些關(guān)鍵項目就可能導(dǎo)致安全事故發(fā)生。如果評估過于保守，就會導(dǎo)致起重機提前退役或報廢，造成經(jīng)濟損失和資源浪費。因此，從結(jié)構(gòu)安全和經(jīng)濟利益的角度出發(fā)，探索一套科學(xué)合理且真正適用于含缺陷起重機結(jié)構(gòu)安全評定的流程和方法，具有重要的工程價值和現(xiàn)實意義。
　　箱形梁作為橋（門）式起重機典型機械承載結(jié)構(gòu)，其主要的破壞形式為疲勞斷裂。由于材料和焊接等因素影響，結(jié)構(gòu)中不可避免存在微缺陷和微裂紋，這些缺陷和裂紋在工作載荷作用下，逐步擴展而影響

3、結(jié)構(gòu)強度，最終成為潛在的安全隱患，在實際生產(chǎn)中，因結(jié)構(gòu)疲勞而引發(fā)的斷裂事故時有發(fā)生。論文以某鐵路局36t集裝箱門式起重機為研究對象，以強度理論、疲勞損傷、斷裂理論和可靠性理論等為基礎(chǔ)，結(jié)合英國標BS7910《金屬結(jié)構(gòu)中缺陷驗收評定方法導(dǎo)則》，采用理論分析和有限元模擬等手段，從含缺陷起重機箱形梁結(jié)構(gòu)強度退化機理、斷裂控制參數(shù)和疲勞壽命預(yù)測等方面展開研究，探索適用于橋（門）式起重機結(jié)構(gòu)安全評定的方法和流程。本文主要工作包括:
　　(1

4、)分析服役箱形梁結(jié)構(gòu)的裂紋缺陷種類、萌生位置和擴展機理等規(guī)律，并結(jié)合橋（門）式起重機金屬結(jié)構(gòu)的工作背景，總結(jié)出其焊接箱形梁結(jié)構(gòu)的性能特點、易存在的問題以及其缺陷形狀、尺寸參數(shù)的工程表征規(guī)則。
　　(2)采用二級常規(guī)斷裂評定方法，對某集裝箱門式起重機箱形梁裂紋缺陷進行了斷裂評定研究。通過建立標準裂紋模型，確定評定參數(shù)，進行評定計算，并繪制出失效評定圖，探索適用于起重機金屬結(jié)構(gòu)斷裂安全評定的流程和方法。
　　(3)分別采用一階段

5、和兩階段的裂紋擴展準則，推導(dǎo)出在隨機載荷作用下箱形梁結(jié)構(gòu)的臨界裂紋尺寸，以及該結(jié)構(gòu)分別在不同裂紋初始參數(shù)、不同裂紋位置和不同裂紋擴展規(guī)律下裂紋的擴展壽命，并進行比較和分析，探索適用于起重機金屬結(jié)構(gòu)疲勞安全評定的流程和方法。
　　(4)結(jié)合集裝箱門式起重機實際裂紋擴展機理和整機的有限元結(jié)果，通過建立箱形梁參數(shù)化的裂紋子模型，對含缺陷箱形梁結(jié)構(gòu)進行有限元仿真分析，得到箱形梁下蓋板從中心裂紋擴展至邊裂紋情況下的應(yīng)力分布情況;推算出典型工