基于局部应力应变法的起重机疲劳裂纹形成寿命评估及影响因素分析

针对起重机疲劳裂纹形成寿命的评估,从裂纹形成微观层面出发,运用局部应力应变法,结合修正Neuber法,建立了起重机疲劳裂纹形成寿命评估算法。以此算法为基础,对影响疲劳裂纹形成寿命的因素进行了研究与分析,得出各影响因素的影响规律和大小,并提出了设计生产建议,对指导实践应用具有现实意义。     

起重机桁架臂疲劳寿命与可靠性研究

起重机是现阶段在我国各领域被广泛使用的设备之一,桁架臂是保证起重机工作高效开展的基础,因此,针对桁架臂的疲劳寿命进行研究是非常有必要的。文章以现阶段我国有关的研究成果为基础,运用图文结合的方式,对影响桁架臂疲劳寿命的因素,以及可靠性研究体系的构建进行了研究。     

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。     

含表面裂纹的K形管结构应力强度因子分布研究

K形管结构是桁架臂起重机臂架重要的承载结构,随着起重机工作时间的增长,尤其是临近使用寿命极限时,其焊趾线区域会存在萌生裂纹的可能并扩展。因此,研究含裂纹的K形管的力学特性具有重要意义。利用ABAQUS软件建立了起重机桁架臂K形管结构的有限元模型,并考虑了焊缝影响与表面裂纹,对有限元模型进行力学分析,提取了裂纹尖端节点的应力强度因子,得出了K形管焊缝周围表面裂纹应力强度因子随几何参数的分布规律。通过分析可知,K形管在腹杆受单向拉力的条件下,腹杆与弦杆的外径尺寸对K形管表面裂纹应力强度因子影响较大,腹杆壁厚、腹杆与弦杆之间夹角则影响较小,为桁架臂起重机的抗断裂设计提供了数据参考。     

履带起重机臂架结构应力试验与分析

对履带起重机桁架臂进行静动态应力测试,静态应力作为评估其强度的依据,动态应力使用雨流计数法统计载荷谱,作为评估其疲劳寿命的依据。     

基于瞬态动力学的铸造起重机桥架疲劳裂纹形成寿命研究

铸造起重机是钢铁冶炼工业中重要的起重运输装备,其工况环境恶劣,出现事故引发的危害大,对此类装备进行力学性能及疲劳分析显得尤为重要。文中针对200/63t四梁四轨双小车铸造起重机,建立其桥架三维模型及钢包起升阶段动力学模型。通过仿真获取该阶段钢丝绳的弹性力,并以其为载荷施加于铸造起重机桥架进行瞬态动力学分析。在获取桥架结构应力动态响应的基础上,提取大于阈值σd的应力幅值,并结合损伤力学建立了冲击疲劳损伤演化模型,开展冲击载荷下桥架疲劳裂纹形成寿命研究。结果表明,钢包离地瞬间至其平稳上升的20 s内铸造起重机桥架受到较强的冲击力,建立的冲击疲劳损伤演化模型能较好地估算桥架疲劳裂纹形成寿命,为铸造起重机桥架的结构优化与可靠性设计提供了理论依据。     

冲击值与金属材料其他力学性能关系的研究

通过试验研究与理论分析,确定缺口应力集中系数,找出缺口应力集中系数和应力强化系数之间的关系;通过40CrMnSiMoA数字化冲击试验数据分析结果,找出冲击值与材料缺口敏感性的关系、冲击裂纹形成功与疲劳裂纹形成寿命之间的关系;从而得出结论:对于高强度和超高强度材料,冲击功值对缺口试样疲劳裂纹形成寿命影响更大,且冲击功值较高的材料比冲击功值较低的材料在等应力条件下疲劳寿命长。     

桥式起重机疲劳裂纹扩展研究

为研究桥式起重机疲劳破坏机理,理论上分析了金属结构疲劳裂纹的扩展过程,得出裂纹扩展规律,然后在ANSYS中对其进行仿真,得出裂纹尖端应力特点和应力强度因子,并对其扩展寿命进行预测,对桥机疲劳寿命提高和事故预防有一定理论意义。     

旋翼扭力臂孔多轴疲劳准则及挤压强化效果评估

扭力臂组件是直升机旋翼系统中的重要部件之一,在飞行过程中,其承受着复杂高频振动及交变载荷,所以紧固孔连接处易发生疲劳破坏。为了改善扭力臂孔的疲劳性能,通过三维非线性接触有限元对扭力臂进行力学行为分析。基于Smith-Waston-Topper(SWT)准则,对扭力臂孔的裂纹萌生位置及疲劳寿命进行预测,并分析孔挤压工艺对扭力臂孔疲劳寿命的影响。结果表明:SWT损伤准则可以成功预测疲劳裂纹萌生位置和寿命;扭力臂孔的疲劳破坏属于I型破坏,且裂纹萌生处有三维裂纹源;随着挤压量的增加,扭力臂孔的疲劳寿命基本呈现出增大的趋势,最后趋于稳定;把扭力臂孔破坏点位置作为挤出端,寿命提升效果最好;孔面残余压应力有益于延长疲劳裂纹萌生寿命。挤压强化多轴疲劳预测方法可以为扭力臂寿命预测和优化设计提供理论依据。     

基于等效裂纹法的桥(门)式起重机箱形梁疲劳寿命估算

针对起重机箱形梁结构及其受力情况复杂的特点,提出了一种以疲劳试验数据为基础的等效裂纹法来估算疲劳寿命。疲劳试验数据能够很好反映结构疲劳危险处的应力集中影响。箱形梁疲劳危险点处的应力集中影响可以大概等效为一未焊接平板上具有一等效裂纹,并用Paris公式计算等效裂纹的扩展寿命。通过将该方法的估算结果与文献中的疲劳试验结果进行对比分析,文中方法对于常幅载荷作用下的疲劳寿命估算是有效可行的,而对于变幅载荷作用下的疲劳寿命估算还有待进一步研究。