冶金起重机主梁疲劳及剩余寿命分析

文中以某钢厂在用冶金起重机为研究对象,通过对桥架主梁关键部位的现状检测、强度试验、应力谱测试、有限元计算对设备运行现状安全性作出评价,对主梁疲劳强度和剩余寿命进行分析计算,不仅可有效保证起重机工作的安全性和可靠性,同时也为设备的计划性维修和更新换代提供技术依据。     

车桥耦合振动的拱桥吊杆应力冲击系数分析

基于车桥耦合振动理论及地基微波雷达现场试验,研究了高速铁路拱桥的吊杆应力冲击系数。列车和轨道-桥梁模型分别采用刚体动力学和有限元方法建立,两子系统间通过轮轨线性Hertz接触理论实现耦合。采用地基微波雷达对吊杆两端位移进行测试,分析得到桥梁动力特性、吊杆应力时程及其冲击系数。对比地基微波雷达试验数据,验证理论模型的正确性,并基于该模型分析车速、单双线行驶和轨道不平顺对吊杆应力冲击系数的影响规律。结果表明:吊杆应力冲击系数随车速的增加而增大,当车速为300km/h时车桥共振导致吊杆应力冲击系数显著增大;德国低干扰轨道谱样本对吊杆应力冲击系数影响较小,但随着轨道平顺性的劣化,吊杆应力冲击系数显著增大。     

起重机主梁疲劳强度的探讨

基于有限元分析结果进行疲劳分析的基本理论、思路及方法,运用ANSYS程序对假定无缺陷和含横向裂纹起重机主梁进行有限元数值模拟,得到交变应力最大部位,预测了起重机主梁疲劳裂纹萌生寿命和裂纹扩展阶段的疲劳寿命,以得到不同裂纹深度的主梁疲劳寿命。     

起重机结构疲劳剩余寿命评估方法分析

本文针对以往在起重机结构疲劳剩余寿命评估方法实际应用中存在的过程烦琐、投入高等问题,以国内外相关研究理论为借鉴,基于不同类型起重机的实际工作参数与运行状态,模拟得到箱型主梁危险点所对应的疲劳载荷谱,推算得到起重机结构疲劳剩余寿命的评估公式并生成评估软件,整套软件可应用于对不同类型、不同吨位起重机疲劳剩余寿命的评估过程中,具有评估结果精准可靠的优势,并可为特种设备安全动态监督管理提供技术支持。     

基于Verity方法的起重机箱型主梁疲劳寿命分析

以某型号桥式起重机主梁为研究对象,对其进行应力分析并建立关键位置处包含焊缝细节的子结构。以T型焊接接头为例,通过有限元分析与试验对比的方式验证了Verity方法的网格不敏感性。采用Verity方法计算了主梁主要焊缝的等效结构应力,进而对主梁的疲劳寿命进行了分析。结果表明该起重机主梁结构的静强度和刚度都符合设计要求,主要焊缝具有很好的抗疲劳性能,符合设计要求,但比较而言下翼缘板与腹板连接处焊缝较易产生疲劳破坏。     

基于人工神经网络获取起重机当量载荷谱的疲劳剩余寿命估算方法

为实现在役起重机的疲劳剩余寿命估算,预防灾难性事故,确保起重机使用的安全性。针对起重机使用工况的高度随机性和不确定性,以通用桥式起重机为研究对象,首次通过大量的数据调研,采集不同额定起升载荷起重机在一个工作时段内对应不同起升载荷的工作循环次数簇,基于人工神经网络(Artificial neural network,ANN)技术获取预评估起重机的当量载荷谱。以Miner疲劳损伤累积理论、线弹性断裂力学理论和雨流计数法为理论基础,运用Paris-Eadogan方程,推导疲劳剩余寿命计算公式,以实现通用类桥式起重机疲劳剩余寿命估算。经实例验证:所提出的方法可快速获取该类型预评估疲劳剩余寿命起重机的当量载荷谱并估算其主梁的疲劳剩余寿命,大大节省起重机现场实测的烦琐过程和大量投入。与实测应力谱计算的疲劳剩余寿命相比具有较好的吻合性和实用性,说明应用本方法进行起重机的疲劳剩余寿命估算是可行和有效的。     

铸造起重机金属结构疲劳裂纹扩展分析

针对铸造起重机服役过程中金属结构安全性问题,提出从疲劳破坏的角度分析其裂纹扩展情况。以铸造起重机金属结构为研究对象,调研分析铸造起重机的工艺流程,结合金属结构理论和雨流计数法,得到一年内主梁危险点的两参数二维应力谱,根据线弹性断裂力学,应用Paris公式对裂纹扩展情况进行预测,根据疲劳裂纹扩展尺寸进行预测相对应的疲劳剩余寿命。以此为基础,通过Msc.Fatigue仿真软件模拟裂纹扩展增长趋势,从而预测焊接箱形梁结构的疲劳剩余寿命。以100/40t-28.5m四梁偏轨铸造起重机焊接箱形梁结构为例,其理论计算结果与仿真结果的相对误差为1.44%。结果表明:通过理论与仿真相结合的方式可较为准确的分析疲劳裂纹扩展情形,确保了疲劳剩余寿命计算结果的精确性。     

起重机寿命评估及危险监控系统研究

针对于高温和恶劣环境工作的起重机,由于长期重负荷使用,导致设备金属结构疲劳,且存在重大安全隐患;通过采用金属结构危险点应力监测、工作过程监控记录、剩余寿命评估的方法,对起重机械进行寿命评估和危险监控,提高起重机使用的安全性。     

桥机焊接箱形梁疲劳裂纹扩展及剩余寿命分析

研究了含疲劳裂纹的桥式起重机焊接箱形梁裂纹扩展的一般规律。运用断裂力学推导出疲劳裂纹寿命计算公式,用以估算桥式起重机主梁的剩余寿命。     

电动单梁起重机主梁应力测试分析

通过对LD5T电动单梁起重机主梁应力测试数据分析,提取出主梁额定载荷下静态应力稳定值,各吊载动作动态冲击振动固有频率和幅值,各吊载动作动载系数和冲击振动阻尼比系数等评价主梁性能的特征值。为起重机械主梁金属结构性能综合评价提供重要的数据依据。     

450t铸造起重机主梁端部开裂原因分析及改进

通过现场静、动态应力测试,获得钢水接受跨2#450t铸造起重机主梁端部受力状况及应力水平,分析其产生裂纹的原因。运用有限元分析方法,对该起重机桥架进行应力仿真,验证了应力测试结果的正确性和对主梁端部局部进行加强方案的可行性。     

门式起重机动态特性仿真与试验分析

采用理论计算及应力测试试验方法分析门式起重机金属结构的载荷响应,建立门式起重机动力学模型,利用Matlab对其动力学微分方程组进行求解,通过应力测试获取结构实际的载荷响应,验证理论模型计算结果的正确性,并分析门式起重机主要参数对起升冲击系数的影响。     

基于支持向量机的桥式起重机金属结构非概率可靠性分析

基于集合理论凸方法中的凸模型方法,对桥式起重机金属结构系统存在的不确定性,推导出其非概率可靠性指标。对DQ28.5m_75t_A6桥式起重机金属结构系统进行了有限元强度分析,获得了结构危险点的应力响应。通过试验设计方法获取结构危险点的应力与不确定参数的样本,并利用支持向量机技术得到了应力响应关于不确定系统参数的显式表达式,进而计算出此结构的非概率可靠度。结果表明:该方法成功的解决了金属结构的非概率可靠性分析问题。     

小车轨道对门式起重机金属结构影响的理论分析及有限元验证

以36t集装箱门式起重机为例,对不同轨道固定方式下钢轨对起重机金属结构的影响进行理论分析,并利用有限元软件建立不同情况下钢轨与起重机门架的相互关系,对模型进行加载求解。通过对结果的比较,说明了采用焊接式轨道固定方式可以较好地改善结构刚度、降低主梁应力,有利于减轻起重机结构自重。     

基于径向基神经网络的桥式起重机剩余寿命评估

为降低起重机安全事故发生的概率,基于径向基神经网络提出一种快速计算起重机剩余寿命的方法.以某工厂的一台桥式起重机为例,根据实际参数建立Ansys有限元模型,通过现场实测数据对模型进行修正,进行静力学分析获取疲劳核算点位置.模拟起重机运行的典型工况,将小车位置及起吊载荷作为输入层,任意点的等效应力值作为输出层训练径向基神经网络模型,通过使用训练好的径向基神经网络模型来快速获取任意点的时间应力曲线,最后基于损伤容限断裂力学法进行剩余寿命评估.结果 表明,通过利用径向基函数神经网络模型,可以实现对任意节点快速获取时间应力曲线,能够大大节省起重机现场实测的烦琐过程和大量投入,实现快速获取时间应力曲线从而计算出疲劳剩余寿命,完成桥式起重机疲劳剩余寿命估算,为起重机的长期安全使用和后期维修提供了可靠依据.     

基于分布式光纤的门起重机主梁在线监测系统研究

为了保证门起重机的长期安全、稳定运行,实时监测门式起重机主梁的服役状态,采用先进的分布式光纤传感技术建立门式起重机主梁的实时在线监测以及寿命预测系统,实现门式起重机服役过程中主梁损伤和挠度的实时、在线监测,分析、研究主梁寿命的衰减速率及预测模型,为探寻门式起重机的最佳维护周期以及确定其剩余寿命提供重要的理论依据和数值依据。     

基于损伤力学的铸造起重机疲劳-蠕变寿命分析

以连续损伤力学(continuum damage mechanics)理论为基础,针对铸造起重机主梁在中温及组合应力状态下的疲劳-蠕变损伤进行了研究。通过对Q235试件的中温疲劳试验,分别对扭转与拉伸状态下的铸造起重机主梁平均应变进行了分析,推导出了中温状态下的铸造起重机主梁在组合应力状态下的疲劳-蠕变损伤交互作用的损伤模型。在此基础上,研究了铸造起重机箱型梁在损伤后的有效截面尺寸分配原则和计算依据。通过Q235试件拉伸与扭转试验,证明该疲劳-蠕变损伤模型与试验数据符合度较高。通过180/50t铸造起重机工程验证,表明该模型具有较好的寿命预测能力。     

疲劳分析在起重机疲劳校核中的应用

起重机是工业发展中的重要支撑,其主梁由于承受交变应力极易出现疲劳裂纹甚至出现疲劳断裂,疲劳分析用于起重机的设计之初的疲劳强度考量,可以极大程度避免由设计导致的疲劳缺陷。对于使用单位所需产品的使用工况调查,获得使用单位对于起重机的实际使用需求,利用疲劳分析软件nCode,采用SN疲劳分析方法对起重机主梁进行寿命分析,通过仿真得到起重机的理论疲劳寿命,计算出起重机的疲劳点,为将来的起重机设计优化和使用过程中的疲劳监测打好基础。     

基于移动载荷法和移动质量法的起重机主梁动态响应研究

为了研究移动载荷法和移动质量法在求解挠度响应时的差异,利用移动载荷法和移动质量法分别建立龙门起重机主梁的动力学方程,通过有限元方法模拟主梁的动态响应,并与数值结果进行对比,验证动力学方程的正确性。在小车运行速度加快、吊载质量增大的情况下,通过两种方法求取主梁的最大挠度,并进行对比。结果表明:对于龙门起重机而言,梁跨中的最大挠度并非发生在小车运动到跨中位置时,而是在跨中位置的前后;当小车运行速度加快、吊载质量增大时,通过两种方法得到的主梁最大挠度偏差很小。通过研究确认,在工程实际中,可以采用较为简单的移动载荷法分析起重机主梁的动态响应。     

基于等效结构应力法的起重机箱形结构焊缝疲劳强度分析

采用等效结构应力法计算了起重机箱形主梁的结构疲劳强度。建立了包含焊接细节的箱形梁的有限元计算模型,得到了最恶劣工况下主梁肋板和腹板的间断焊缝的节点力和节点弯矩,通过单元内节点力和节点应力的等效处理,获得相应位置与网格无关的等效结构应力曲线并计算出中值和±σ偏差区间内疲劳寿命,通过与文献试验结果比较,显示预测结果具有较好精度和保守性,验证了建模方法和等效结构应力法在起重机结构疲劳评估领域的适用性。