门式起重机应力谱与主梁疲劳寿命预估

目前门式起重机疲劳事故频发,用于计算门式起重机寿命的应力谱难以获得,寿命预测公式与实际工况差别较大。首先,对实测的一段时间内的门式起重机的特征参数分别进行似然比检测和拉丁超立方抽样(Latin hypercube sampling,LHS)数值拟合,刻画出门式起重机载荷-应力历程的最佳参数概率分布模型,再运用雨流计数法获得门式起重机寿命预估所需要的应力谱;然后,结合Forman疲劳裂纹扩展公式和Miner连续损伤理论,研究了线弹性裂纹与弹塑性裂纹的应力强度因子,并推导出了门式起重机主梁在恒定载荷与交变载荷作用下的疲劳寿命公式;最后,运用上述方法所得到的应力谱、寿命公式进行模拟计算和同步试验,并对模拟结果和试验结果进行比对,发现模拟计算的应力谱与试验所得的应力谱的误差仅为3.43%,验证了应力谱计算方法的正确性,且该研究工况与门式起重机的工况更加接近,能较准确地预测出门式起重机的寿命。     

基于虚拟样机的起重机门架结构疲劳仿真研究

选取门座起重机关键部件圆筒门架结构作为疲劳研究对象,在动力学仿真软件ADAMS中建立门座起重机的刚柔耦合虚拟样机模型,并进行动力学仿真,获取圆筒门架结构的载荷-时间历程。结合圆筒门架结构有限元静力分析结果和圆筒门架载荷-时间历程,在Fe-Safe软件中对圆筒门架结构进行疲劳仿真分析,得到圆筒门架结构疲劳寿命云图和相对于设计寿命的疲劳寿命安全系数云图,旨在为结构疲劳设计及在役结构剩余疲劳寿命估算提供新方法。     

塔式起重机工程载荷状态研究

目的研究塔式起重机工程载荷状态,提供评估塔式起重机疲劳寿命的依据.方法确定塔式起重机经历工程的工程类型,用以反映塔机工作的起吊特点及工作繁忙程度;在了解其工程类型的基础上,建立相应塔机的工程档案,记录塔机经历具体工程的概况、起吊载荷的大小和作用的次数等;采用放缩系数法及加权修正方法对所记录的数据进行评估、处理及校正.结果确定塔机所经历的工程的载荷状态,可以较为准确地分析和建立塔式起重机所历经的每一个工程的载荷谱,提供了评价塔式起重机疲劳安全可靠的重要根据.结论研究的记录方法简单可行,量化方法可操作性强,有利于塔机的规范化管理,能够反映出塔式起重机工程载荷状态的主要信息,避免了在线监测系统所存在长期维护困难和系统本身可靠性问题.     

焦炭塔塔顶馏出管线温度载荷谱的编制

根据焦炭塔塔顶馏出管线每２ｈ记录１次的２１０６８个随机温度数据，进行了载荷时间历程的压缩、雨流法计数及统计分析。进而编制出这管线低－高－低１７级温度载荷谱。该谱为进一步计算焦碳塔堵焦阀接管部位的应力及变幅值热疲劳裂纹扩展寿命和安全评定提供了可行的载荷依据。     

塔机起重臂钢结构疲劳裂纹扩展的数值分析

塔式起重机起重臂的断裂主要由疲劳破坏即疲劳裂纹扩展引起,针对其焊接结构中不可避免地出现裂纹的现象,利用ABAQUS建立塔式起重机起重臂有限元模型并求解,计算变幅小车满载和空载状态下塔机起重臂下弦杆与水平腹杆焊接处不同裂纹长度对应的应力强度因子,通过建立裂纹应力强度因子幅与裂纹长度的函数关系估算塔机起重臂的疲劳寿命.结果表明:塔机起重臂下弦杆与水平腹杆焊接处裂纹的应力强度因子幅随裂纹长度的增加而增大,当裂纹长度达到一定值后,应力强度因子幅呈指数型增大,结构的疲劳寿命急剧下降.故焊接结构在制造、使用等环节应采取有效措施减少焊接缺陷、防止裂纹扩展,从而提高其使用寿命.     

加筋板在热声载荷作用下随机疲劳寿命估算

薄壁结构在热声载荷作用下的应力响应对其疲劳寿命估算有着很大的影响。给出了热声载荷作用下加筋板结构的大挠度运动方程,运用有限元方法进行数值模拟,分别计算了四边简支薄壁板与加筋板在相同有限带宽高斯白噪声载荷和变化温度下的应力响应,得到了应力时间历程、应力概率密度分布和应力功率谱密度,利用改进的雨流计数法,结合线性累计损伤理论,采用Smith-Watson-Topper(SWT)平均应力模型估算了两种结构在热声载荷作用下的疲劳寿命,并进行了比较分析。     

热轧机主传动系统疲劳设计负荷选取原则与方法

热轧机主传动系统咬钢时受到强大的冲击扭矩作用,每年的冲击次数达10^5～10^6次,因此应以咬钢时的冲击扭矩峰值载荷谱作为主传动系统的疲劳设计负荷。通过抽象简化,建立主传动系统的动力学模型并进行动力学仿真,计算出扭矩放大系数TAF。对于新设计的轧机,可按产品大纲通过理论公式计算出轧制各产品时的稳态轧制力矩;对于现有轧机,可以通过监测轧机主电动机的电流或功率来得到稳态轧制力矩载荷谱。将各稳态轧制力矩分别乘以扭矩放大系数TAF,就得到轧机咬钢时的冲击扭矩峰值载荷谱。采用累积损伤理论,再计及低于受力零件材料疲劳极限的循环应力对疲劳裂纹扩展的影响,按此进行疲劳设计,就能保证轧机主传动系统在预期寿命内安全工作。     

桥式类型起重机箱形梁变幅疲劳试验研究

本文对桥式类型起重机箱形梁在变幅载荷作用下疲劳裂纹扩展规律及其寿命进行了实验研究，建立疲劳裂纹扩展规律及其寿命进行了实验研究，建立了疲劳裂纹扩展的Ｐａｒｉｓ公式。由得到的裂纹扩展公式估算了箱形梁的疲劳寿命和疲劳强度，并与试验结果作了比较。     

立体库货架钢结构的地震反应分析

采用有限元方法对立体库货架钢结构进行地震载荷设计反映谱分析和时间历程分析,计算得到了结构在地震载荷作用下的应力和位移分布情况,验证了立体库货架钢结构的抗振设计合理性．     

高温多轴变幅疲劳损伤累积

为进行高温多轴变幅疲劳寿命预测,以应力幅作为损伤变量,采用经典的Chaboche模型进行多轴疲劳损伤计算.多轴加载下等效应力的确定是根据单轴加载下的本构关系,利用多轴等效应变求出等效应力.修正Chaboche疲劳累积损伤模型中应力指数表达式的形式,根据Chaboche损伤累积模型,求解变幅加载下的疲劳损伤.推导出多级加载的Chaboche疲劳损伤累积公式,将其用于变幅加载块的疲劳损伤估算.寿命预测结果与试验结果接近,误差基本在2倍因子之内,说明了寿命估算方法的可行性.     

桥式起重机桥架疲劳裂纹扩展的数值分析

采用有限元方法,计算某桥式起重机桥架的最大主应力分布,通过应力状态判断桥架某处裂纹的主要断裂类型,并利用扩展有限元方法（XFEM）,计算桥架在最大载荷和最小载荷两种状态下不同裂纹长度时裂纹的尖端应力强度因子（SIF）,由此根据Paris疲劳裂纹扩展公式的基本理论,描述该处疲劳裂纹扩展的基本规律,建立裂纹长度与交变应力循环周期数的函数关系,对起重机桥架裂纹短期内快速扩展的原因给出量化分析。结果表明,低应力的循环作用是该处裂纹形成和快速扩展的原因。     

某塔式起重机整体结构应力分析

以某塔式起重机为研究对象,以其整机结构的应力分析为研究目标,在对塔式起重机的结构及工作状况进行分析的基础上,借助有限元软件Abaqus分析平台对其进行建模,并选取其中5种典型工况对其有限元模型进行整体结构应力分析,最后提出了整机机构的优化设计方案.     

钢结构风致疲劳分析的多尺度有限元验证分析

为了研究钢结构风致疲劳分析中的多尺度有限元建模技术并验证其合理性,选择某二层框架结构,分别采用约束方程法和子模型法建立多尺度有限元模型,进行风荷载静力分析、动力时程分析及风致疲劳分析,并将计算结果与单一尺度模型进行比较,研究各多尺度有限元模型的特点,在此基础上研究局部细观尺度模型区域大小的选择.结果表明：在静力分析、动力时程分析及疲劳分析中,多尺度模型的计算结果与单一尺度模型吻合较好,精度可满足工程需要;子模型法相对约束方程法的精度更高,但更易受局部模型区域大小的影响.针对与本工程梁柱尺寸相似的钢框架结构,建议当采用约束方程法时,边界离研究部位横向轴线的距离选为0.05 m,而当采用子模型法时选为0.10 m.     

基于有限元的波纹钢腹板组合箱梁疲劳损伤分析

针对波纹钢腹板组合箱梁（以下简称箱梁）的抗弯性能进行有限元分析,分析箱梁的静力位移、应力和应变结果,建立箱梁破坏损伤机理并得到应力薄弱点。同时,根据有限元分析结果,进行箱梁局部应力应变分析,得到箱梁不同水平下的疲劳寿命。最后,结合疲劳损伤和疲劳断裂理论进行箱梁的疲劳裂纹扩展行为及破坏过程和寿命预测研究,分析了正弦波疲劳荷载作用下箱梁中的钢腹板、PBL剪力连接件以及钢板翼缘等部件的疲劳裂纹萌生及寿命预测结果与试验结果吻合较好。研究表明：根据美国规范AASHTO2004中C类标准进行工程设计和疲劳寿命估算与试验符合较好,同时采用Palmgren-Miner线性累积损伤疲劳准则能有效地计算变幅疲劳载荷下箱梁的疲劳损伤及断裂破坏过程,为实际工程中箱梁疲劳性能设计提供参考。     

塔式起重机耳板件疲劳断裂行为研究

塔式起重机在受载过程中,其耳板发生断裂.为明确其断裂机制,对耳板件进行了显微组织和断口形貌观察、材料力学性能测试和有限元数值分析.结果表明：耳板材料性能满足设计要求,耳板的断裂形式为疲劳断裂,裂纹萌生于耳板内侧转折处;有限元分析得到了耳板与主弦杆的焊接构件在耳板内侧转折处存在明显的应力集中.改进主弦杆端部与耳板间的焊接方式,可以改善其应力分布状况,减小应力集中,从而有效降低构件的断裂风险.     

塔式起重机钢结构的焊接质量与焊接工艺

介绍通过合理设计、控制焊接应力、变形和采用合理的焊接工艺,来确保塔机钢结构的焊接质量,并以起重臂为例,介绍了焊接工艺与工装,对结构件的制造具有指导作用。     

基于等效结构应力法的汽车后桥疲劳寿命分析

汽车支撑后桥是汽车底盘中主要的受力部件,承受着各个方向的载荷,其主要的损伤形式是在交变载荷作用下发生的疲劳失效。CAE仿真技术的广泛应用使得车身及零部件结构设计进入了一个崭新的阶段。本文首先利用三维软件CA-TIA建立某型支撑后桥的三维几何模型,并利用Hypermesh软件建立相应的有限元模型,根据工况设定相应的约束载荷,利用Ansys软件对后桥进行静力分析。之后将有限元分析结果导入Fe-safe软件,利用等效结构应力法分析了后桥在典型工况下的疲劳寿命。对比实际的疲劳冲击试验和CAE分析结果,预测结果与实验结果基本吻合,后桥产品的疲劳寿命满足质量要求。证明CAE疲劳仿真技术可以合理有效的预测寿命,有助于提高产品开发的质量和周期。     

车 - 温度荷载耦合作用下悬索桥钢桥

针对传统悬索桥钢桥面板疲劳寿命评估方法忽略了温度荷载影响的问题,提出考虑车辆和温度 荷载耦合作用下悬索桥钢桥面板疲劳耐久性评估方法。以南溪长江大桥为工程背景,基于悬索桥主梁的车辆 动态称重（WIM）、U 肋细节应变、铺装层温度和环境温度监测数据,建立标准疲劳车辆模型、铺装层温度 概率模型和主梁温差模型。在 ANSYS 有限元平台,采用瞬态分析计算车辆和铺装层温度荷载耦合作用对结 构两类典型焊接细节的疲劳应力效应的影响,并统计结构温度梯度的疲劳应力谱。在此基础上,预测车 - 温 度荷载耦合作用下南溪长江大桥两类典型细节的疲劳寿命。研究表明：在车载不变的情况下,沥青铺装层温 度与等效应力幅呈现线性关系。温度对细节疲劳寿命的影响随着细节距铺装层距离的增大而衰减。温度梯度 疲劳荷载谱的循环次数明显较车载小,在两者耦合作用中,车载对疲劳损伤的贡献值占据主要地位。对比考 虑与不考虑车 - 温度荷载的耦合作用,南溪长江大桥梁服役 100 a 主梁细节 1 和细节 2 的疲劳损伤计算值分 别相差 5.06 和 1.50 倍。     

高铁用HRBF500钢筋混凝土梁疲劳寿命预测分析

HRBF500钢筋是我国冶金行业新研发的超细晶粒高强钢筋,若用于高铁中的钢筋混凝土构件需承受反复荷载,HRBF500钢筋混凝土梁的疲劳寿命预测成为必须解决的问题.基于ANSYS软件,对配有HRBF500钢筋的矩形和T形混凝土梁的疲劳寿命进行分析,得出影响疲劳寿命的主要因素为配筋率,最小疲劳荷载及荷载幅,寿命预测和试验结果吻合较好.为了使预测方法用于实际工程设计,在有限元计算的基础上进行系统的分析、拟合,提出了HRBF500钢筋混凝土梁疲劳寿命预测的简化计算公式,可为实际高铁工程设计提供参考.