桥式起重机随机应力谱获取及疲劳剩余寿命估算

为估算桥式起重机金属结构疲劳剩余寿命,保证起重机使用安全,需要获取结构疲劳核算点应力谱。起重量、起升卸载位置和起重小车是否过中点是获取应力谱的特征参数。通过现场采集特征参数数据,经统计检验,建立特征参数的概率分布模型。采用拉丁超立方抽样,产生特征参数随机数样本,以动态仿真计算疲劳核算点的应力—时间历程,以雨流计数获得双参数应力谱,运用Forman公式估算疲劳剩余寿命。用上述方法对样机进行仿真计算,获得检测周期内10级应力谱,剩余疲劳寿命为32.8年,与试验应力谱计算的疲劳剩余寿命误差为6.26%。试验结果表明,采用仿真应力谱替代试验应力谱进行疲劳剩余寿命评估是可行的,所提出基于"实测+统计+抽样+比对+仿真"组合策略的起重机载荷谱获取和疲劳剩余寿命评估方法,具有周期短、成本低的优点。     

起重机箱形主梁疲劳寿命评估

针对起重机金属结构的疲劳问题,结合现代理论和技术手段,总结出了起重机结构疲劳寿命评估技术路线,并对该技术路线作了一些理论研究,包括起重机模型的有限元分析、运用损伤力学推导疲劳裂纹形成寿命、在弹塑性断裂力学的基础上给出裂纹扩展模型。利用该模型可以更准确地估算起重机的剩余寿命,对于减少疲劳破坏事故的发生具有重要的意义。     

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。     

大型动载金属结构疲劳寿命特征线研究

大型金属结构在高频动载作用下易发生疲劳破坏,影响结构的疲劳寿命。文中结合Miner线性累积损伤理论建立大型金属结构的疲劳寿命预测模型,以桥式起重机为研究对象,运用Ansys有限元软件对其主梁结构进行参数化建模,通过瞬态动力学分析获得随机应力谱,估算出主梁不同截面上的疲劳寿命,用有限截面上的若干代表性疲劳核算点处的寿命构成金属结构的疲劳寿命特征线,作为金属结构疲劳破坏路径的预判依据。     

在线修正大型起重机剩余寿命的研究

基于修正Miner疲劳损伤累积理论,采用在线修正的名义应力估算疲劳寿命的方法,设计了一套大型起重机在线寿命预测系统。通过数据的实时测量对剩余寿命进行修正,更好地结合实际,提供了一种准确、实用的预测起重机安全剩余寿命的新手段。     

起重机金属结构可视化管理系统研究

通过装配有高精度解调系统的光纤光栅传感系统,并利用ANSYS软件技术对起重机金属结构进行有限元分析;引入有限元分析结果和起重机状态参数实时传输技术,实现对大型起重机重点结构部位现场应力监测;结合基于疲劳损伤累计法则,并利用高级疲劳耐久性分析和信号处理的软件编制算法准确计算与判断起重机剩余寿命;建立包含有限元参数化分析模块、状态实时监测模块、结构寿命预测模块、设备故障诊断模块、维保策略支持模块等在内的可视化软件管理平台。研制的大型起重机金属结构的可视化安全管理系统可开展国内起重机金属结构运行监控、寿命预测、故障诊断等,为政府、企业的安全监管工作提供可靠保障。     

起重机金属结构疲劳寿命评估系统开发

利用VB语言和ANSYS二次开发语言APDL,开发了起重机金属结构疲劳寿命评估系统。其中,VB平台用来设计方便友好的人机交互界面,采用APDL语言开发起重机金属结构强度参数化分析模块。在结构疲劳寿命评估工具中,提供了基于Paris公式、Paris公式与Miner线性累积损伤理论相结合、热点应力法的三种不同寿命估算模型。最后以某桥式起重机桥架结构为对象,对所开发的软件工具功能进行了具体验证,结果表明该工具可以为起重机金属结构的数字化设计提供帮助。     

起重机金属结构安全检验数据库系统研究

在介绍分析起重机金属结构常规安全检验的各项检测指标的基础上,提出建立起重机金属结构常规安全检验数据库系统。在建立数据库的基础上进一步创立非常规检测手段,即运用疲劳分析和寿命估算的研究成果,建立起重机金属结构疲劳寿命分析系统,以满足安全检验工作发展的需要。     

起重机金属结构安全检验数据库系统

介绍起重机金属结构检测工作发展的状况和当前面临的问题,在介绍分析起重机金属结构常规安全检验的各项检测指标的基础上,提出建立起重机金属结构常规安全检验数据库系统,并进一步创立非常规检测手段,即运用疲劳分析和寿命估算的研究成果,建立起重机金属结构疲劳寿命分析系统,以满足安全检验工作发展的需要。     

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。     

Diagnosing and forecasting the residual service life of welded metal structures of bridge cranes using metal foils

Problems related to safe operation of metal structures of bridge cranes are considered and ways to resolve them are proposed. A method of metal foils is proposed for the qualitative assessment of the accumulation of fatigue cracks in the base metals and welded joints. Techniques for determining the equivalent stresses and the number of loading cycles, as well as a method for calculating the residual service life of welded metal structures, are proposed. Results of forecasting the residual service life of metal structures of bridge cranes are considered.     

基于美国ASME标准的岸桥疲劳寿命估算

提出了适用于桥机焊接结构的疲劳寿命估算方法———结构应力法,此方法不必进行接头类型的分类,更具有通用性,在雨流计数过程中采用了一种新的方法,可以不对数据进行整个时间历程的整理,大大提高了计算速度。本文总结了适用于桥机的多种疲劳寿命计算方法,分析比较了其优缺点,以Matlab为平台编制了疲劳监测预警软件,可方便用户直接应用于现场监测。     

桥式起重机金属结构剩余安全使用期限估算

论述了起重机寿命估计的疲劳分析估计法,给出了起重机安全寿命估算流程图,并以桥式起重机为例进行相关寿命计算,得出了桥式起重机应力时问历程记录曲线。     

运用MSC.Fatigue进行塔式起重机疲劳寿命预测

基于Miner线性损伤理论和有限元分析,用名义应力法并结合一定可靠度和置信度,利用疲劳分析软件进行起重机的寿命计算。该算法结果精度高,且非常接近实际工况。为疲劳寿命估算提供了1种简单实用、可靠的方法,也对于确定维修周期、预防事故发生具有十分重要的意义。算例结果表明该方法是可行的。     

Methodology to Estimate Remaining Service Life of Steel Structure by Possibilistic Reliability Theory

Steel structure system of crane deteriorates over time due to environmental effects,material fatigue,and overloading.System structural reliability and remaining service life assessment methods are developed during the few decades.But until now estimating remaining service life methods of crane steel system by reliability theory begin to develop.Safety assessment of existing steel structure system requires the development of a methodology that allows for an accurate evaluation of reliability and prediction of the remaining life.Steel structures are the supporting elements in the special equipment such as hoisting machinery.Structure reliability and remaining service life safe assessment are important for steel structures.For finding the reason which caused the failure modes(such as fatigue strength failure,stiffness failure and stability failure),incremental loading method based on possibilistic reliability is applied into dynamic structure failure path research.Through reliability analyzing and calculating for crane,it is demonstrated that fatigue damage is the most common failure mode.Fuzzy fatigue damage accumulation theory is used for basis theory and Paris-Eadogan equations are used for mathematical modeling.All fatigue parameter values of the welding box girder of bridge cranes are determined and fatigue remaining life formulas are deduced.After field test and collecting working parameters of numerous cranes,typical fatigue load spectrum was compiled for the dangerous point of box girders used in the area.Fatigue remaining life is assessed for different types and lifting capacities.Safety for steel structure system of bridge crane is assessed by two quantitative indexs:reliability and remaining life.Therefore,the evaluation means is more comprehensive and reasonable.The example shows that the two quantitative indexs are mutually correlated.Through analyzing the 120 t-22.5 m bridge crane of a certain enterprise,a new methodology to estimate remaining service life of steel structure by possibilistic reliability theory is introduced for safety evaluation of structure system.     

基于疲劳强度设计的通用桥式起重机箱梁结构研究

根据GB/T 3811-2008《起重机设计规范》结构件疲劳强度校核方法,结合目前普遍使用的QD通用桥式起重机的设计图纸和制造工艺,运用疲劳许用应力法对QD通用桥式起重机主梁跨中截面,进行疲劳强度校核,发现校核结果不能满足疲劳强度设计要求.通过改善生产制造工艺来提高焊接箱梁残余应力分布均匀性,减小理论应力集中系数,提高...     

基于Pro/E与ADAMS的门座起重机动力学仿真

针对目前国内门座起重机设计大多采用参考以往机型,采用经验公式进行设计计算的现状,利用Pro/E对某门座式起重机进行三维建模,并导入ADAMS进行联合运动仿真。所得结果对于改进起重机设计方法有一定的参考价值。