桥门式起重机疲劳裂纹扩展寿命的模拟估算

根据前人的试验和研究成果,总结推荐了桥门式起重机焊接箱形梁的各项疲劳参数取值,同时以等辐载荷疲劳裂纹稳定扩展阶段的计算公式为基础,针对起重机承受随机载荷的特点,根据时间循环法,用计算机模拟估算出桥门式起重机焊接箱形梁的疲劳裂纹扩展寿命。     

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。     

起重机箱型梁疲劳裂纹与寿命预估

起重机疲劳裂纹是起重机破坏的主要形式之一,根据断裂力学与损伤力学,给出了单一裂纹的线弹性与弹塑性的应力强度因子和恒幅载荷与无级变幅载荷下的疲劳裂纹扩展公式,推导出了在无级变幅载荷下多裂纹的应力强度因子公式.运用起重机数据记录仪测得的数据,结合峰值计数法,得出起重机箱形梁的应力谱.结合实例对1台在役起重机箱型梁疲劳裂纹进行分析,实例表明,推导出的疲劳裂纹公式能够正确快捷地求出箱型梁的疲劳寿命;对特种设备检验以及减少起重机疲劳事故的发生具有重要的工程价值.     

基于Ansys的桥式起重机焊接箱形梁疲劳裂纹研究

桥式起重机箱形梁是典型的薄壁结构,由于起重机受载情况及本身结构焊接缺陷等因素,在箱形梁上很容易出现疲劳裂纹。针对桥式起重机箱形梁疲劳裂纹现象,借助Ansys有限元软件,对箱形梁典型工况进行受载分析,判断出裂纹的位置及其产生原因;运用断裂力学和Ansys软件分析模拟出箱形梁疲劳裂纹的应力场、位移场以及应力场区域的大小,对起重机箱形梁进行疲劳裂纹扩展以及剩余寿命的预估都有意义。     

基于断裂损伤和C++的起重机箱形梁寿命预估系统研究

针对起重机箱形梁张开型疲劳裂纹,结合断裂力学经典的Pairs裂纹扩展公式和损伤力学的Miner连续损伤理论,推导出恒幅载荷与变幅载荷作用下,疲劳裂纹扩展公式及寿命预估公式;借助Visual C++强大的编程功能,将推导出剩余寿命公式程序化,开发出起重机箱形梁剩余寿命智能化评估软件,可成功快速地评估出箱形梁的剩余寿命。     

桥式起重机箱形梁疲劳裂纹及其剩余寿命

疲劳裂纹是导致桥式起重机箱形梁失效的主要原因,本文以75/20 t×16 m桥式起重机为例,分析其箱形梁疲劳裂纹主要产生位置及产生原因,利用ANSYS得到箱形梁疲劳裂纹在扩展阶段的应力场和位移场,分析其扩展规律,并提出一种结构改进方法,并通过ANSYS验证了这种方法的合理性。采用损伤容限设计法对桥式起重机箱形梁疲劳裂纹的剩余寿命进行计算和分析。     

桥(门)式起重机箱形梁结构安全评定方法研究

以36 t集装箱门式起重机箱形梁结构为研究对象,并结合起重机结构的有限元分析结果,采用2级常规断裂评定方法,对起重机箱形梁结构上的裂纹缺陷进行了安全评定研究。评定结果表明,六处裂纹缺陷均在安全范围内。通过建立裂纹模型,确定评定参数,进行评定计算,绘制失效评定(FAD)图,探索出一套适用于起重机金属结构安全评定的流程和方法,对指导起重机结构安全评定并最终形成统一标准具有现实工作意义。     

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。     

桥式起重机焊接箱形梁疲劳裂纹与剩余寿命的研究

以桥式起重机焊接箱形梁为研究对象,运用断裂力学,对强度因子和疲劳裂纹扩展公式加以修正,研究了在恒幅与随机变幅载荷作用下线弹性裂纹的扩展情况,以及材料在小范围屈服的情况下弹塑性裂纹的扩展情况。该研究与实际情况更加接近,能够相对准确地估算出桥式起重机的剩余寿命,对于减少起重机疲劳破坏事故的发生,指导起重机的设计、制造和特种设备的检验分析具有重要意义。     

存在裂纹缺陷的焊接箱形梁的可靠度计算

依据焊接构件疲劳裂纹扩展存在临界速率的事实,对给定裂纹长度下焊接缺陷梁的疲劳可靠度计算方法进行了研究.并运用蒙特卡洛方法,结合桥式起重机焊接箱形梁的疲劳试验统计数据,对给定裂纹长度时缺陷梁的可靠度的计算方法进行验算.结果表明,该研究方法较好地反映了焊接箱形梁的可靠度和裂纹长度及应力幅之间的关系,为已存在缺陷的焊接箱形梁的可靠度计算提供了理论依据.     

基于ANSYS的焊接箱形梁裂纹断裂分析

以断裂力学理论为基础,推导了焊接箱形梁裂纹尖端应力强度因子计算公式,以ANSYS作为计算工具,模拟焊接箱形梁裂纹扩展,并采用奇异单元计算在不同长度初始裂纹下起重机焊接箱形梁应力强度因子范围。     

含缺陷起重机箱形梁结构断裂分析与有限元仿真

针对起重机箱形梁结构的高发性疲劳裂纹,以线弹性断裂力学理论为基础,结合集装箱门式起重机实际裂纹扩展机理和整机的有限元结果,推算出典型工况下应力强度因子的理论值;利用ANSYS的Shell-Solid子模型技术和参数化设计语言(APDL),建立参数化的裂纹子模型。通过有限元分析,研究箱形梁下盖板从中心裂纹扩展至边裂纹情况下的应力分布情况。再利用KCALC后处理命令得到应力强度因子的有限元值,与理论值比较分析。并深入地研究了裂纹参数、主腹板厚度和下盖板厚度等对应力强度因子的影响。为起重机箱形梁结构设计和安全评定提供依据,具有重要的工程实用价值和理论意义。     

起重机箱形梁贯穿裂纹尖端前沿形状简化研究

以36t集装箱门式起重机箱形梁为研究对象,针对结构的疲劳裂纹,利用有限元分析软件Abaqus建立了起重机箱形梁的整体有限元模型和裂纹子模型,采用相互作用积分法分别求解了下盖板和腹板上实际斜裂纹以及相应简化等长裂纹的应力强度因子K_I,研究了起重机箱形梁贯穿裂纹尖端前沿形状简化的合理性。通过对比分析计算结果,发现简化等长裂纹尖端的最大应力强度因子K_I,总是大于实际斜裂纹尖端的应力强度因子值,说明将实际斜裂纹简化成等长裂纹是有效可行的。为起重机箱形梁结构进行断裂分析提供了依据。     

16MnR钢过载峰作用下的疲劳裂纹扩展行为研究

基于有限元法和Jiang-Sehitoglu循环塑性本构模型,动态模拟单个过载峰作用下裂纹扩展中的裂纹闭合行为。提取不同加载工况下的裂纹闭合和张开载荷,并考察不同工况和不同裂纹长度对裂纹闭合和张开载荷的影响。根据详细的裂纹闭合分析结果,研究单个拉伸过载下疲劳裂纹在不同阶段的扩展行为与裂纹闭合的对应关系,认为过载后裂纹闭合行为的改变是引起裂纹扩展行为改变的主要机理。根据有限元分析结果,提出一种改进的等效应力强度因子范围的计算方法,将其作为疲劳裂纹在整个扩展过程中的驱动力。拟合出单个过载峰作用下16MnR材料的裂纹扩展速率的预测公式,并将预测结果与试验结果进行对比,结果吻合。     

起重机主梁的应变疲劳寿命估算

针对某起重机主梁裂纹附近区域的应变测试信号的分析,发现了该主梁出现了应变疲劳现象,为研究起重机主梁裂纹的产生及扩展机理,对有裂纹的起重机进行使用寿命预估及安全评价,通过对该起重机在正常工况下的应变信号进行测试,并进行五点三次平滑处理,分析研究其载荷谱,并参考相关文献中Q345材料的应变疲劳参数,计算出应力值,绘制出应力-应变特性曲线,然后根据Manson-Coffin公式及Miner线性损伤累计法则,计算出起重机主梁的疲劳寿命,得出该起重机还能够安全运行的时间值。研究结果表明,该带裂纹起重机的使用寿命预估方法可以进行推广应用,为起重机的疲劳寿命预估提供了合理的研究方法。     

高频谐振载荷作用下Ⅰ型疲劳裂纹尖端力学参数变化规律

为研究高频谐振式疲劳裂纹扩展试验中带有Ⅰ型预制裂纹的紧凑拉伸(CT)试件裂纹尖端力学参数的变化规律,利用动态有限元方法,采用ANSYS和MATLAB软件编写程序,计算了CT试件在高频恒幅正弦交变载荷作用下,在一个应力循环及裂纹扩展到不同长度时裂纹尖端区域的位移、应变场及裂纹尖端的应力强度因子,并分析了其变化规律。在计算裂纹尖端应力强度因子时,首先采用静态有限元方法和理论公式验证了有限元建模和计算的正确性,然后采用动态有限元方法研究了裂纹扩展过程中裂纹尖端应力强度因子的变化规律。最后进行了高频谐振式疲劳裂纹扩展试验,采用动态高精度应变仪测量了裂纹扩展到不同阶段时裂纹尖端点的应变,并对有限元计算结果进行了验证。研究结果表明：在稳态裂纹扩展阶段,高频谐振载荷作用下Ⅰ型疲劳裂纹尖端位移、应变及应力强度因子均为与载荷同一形式的交变量;随着裂纹的扩展,Ⅰ型疲劳裂纹尖端的位移、应变及应力强度因子幅不断增大;静态应力强度因子有限元计算值和理论值的误差为2.51%,裂纹尖端点应变有限元计算结果和试验结果最大误差为2.93% 。     

焊接构件疲劳可靠度的计算

依据焊接构件疲劳裂纹扩展存在临界速率的事实,建立变幅应力,等幅应力和给定裂纹长度时构件疲劳可靠度的计算公式。并用桥式起重机焊接箱形梁的疲劳试验数据,对给定裂纹长度时构件疲劳可靠度的计算公式进行验算,结果表明,该公式较好地反映了焊接箱形梁的可靠度和裂纹长度以及应和幅之间的关系,为已存在裂纹的焊接箱形梁的降额使用提供了理论依据。     

CFRP修复港口起重机箱形结构疲劳裂纹的数值仿真及实验研究

箱形结构是港口起重机的主要结构形式之一。其长期承受疲劳交变载荷,容易诱导裂纹扩展,最终导致疲劳断裂失效,严重威胁人类财产安全和经济效益。文中应用碳纤维增强复合材料(CFRP)对箱形结构上的疲劳裂纹进行修复,通过数值仿真计算裂纹尖端应力强度因子,结合Paris公式计算裂纹扩展的速率,随后通过疲劳载荷下裂纹扩展实验对仿真结果进行验证。结果表明,CFRP修复能够显著降低箱形结构上的裂纹扩展速率,延长其使用寿命。     

变幅载荷下的钢板弹簧疲劳裂纹扩展研究

钢板弹簧疲劳裂纹在变幅载荷作用下的扩展预测模型主要是Schütz疲劳裂纹扩展模型,但此模型未考虑裂纹闭合效应对疲劳裂纹扩展的影响,忽略了参数C和n随应力比的联系,疲劳裂纹门槛值△Kth也只考虑应力比为0的特殊工况.因此对Schütz疲劳裂纹扩展唯象模型进行修正,使修正后的模型各参数物理意义更加明确,适用于不同的工况.并将实车试验所测的应力幅值运用于修正后的模型,表征变幅载荷作用下钢板弹簧疲劳裂纹扩展进程.表明加载幅值增大,疲劳裂纹扩展速率加快,试验结果与模型预测结果良好吻合,为变幅载荷作用下疲劳裂纹扩展速率的计算提供了理论依据.     

冶金桥式起重机使用安全评估分析

由于冶金桥式起重机的工作环境恶劣，桥架结构焊缝多，很容易产生疲劳裂纹，因此成为影响安全 使用的危险隐患。通过对多台冶金桥式起重机的检查、测试和分析表明：宽翼缘箱形梁的桥架结构使用较安全 可靠，而工字梁和窄翼缘箱形梁加辅助桁架的主梁结构则不太安全。