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。     

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。     

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。     

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。     

桥式起重机主梁疲劳失效概率的预估

桥式起重机焊接箱形主梁的主要破坏方式是疲劳裂纹不断扩展，最后丧失承载能力。本文用近代断裂力学理论描述疲劳裂的扩展过程，提出了疲劳裂纹扩展速率的计算式，并根据国内外参考文献推荐采用的数据，对试验梁的疲劳失效概率进行预估，表明所推荐的计算方法有参考价值。     

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。     

桥式起重机结构的疲劳分析及优化设计

从应力分布和裂纹形成两个方面分析了桥式起重机产生疲劳破坏的原因,并提出了减少桥式起重机主梁疲劳断裂的应对措施。     

声发射在桥式起重机主梁疲劳裂纹检测中的应用

起重机主梁结构复杂,体积庞大,不利于传统无损检测技术的开展。声发射检测技术可在动态条件下,对一定距离内的活性裂纹缺陷进行检测。文中利用声发射检测技术对轻量化桥式起重机主梁进行疲劳试验,尝试通过时差法对声发射源信号进行粗略定位,并将裂纹扩展情况与声发射计数及幅值进行分析,对今后的研究工作具有指导意义。     

在役桥(门)式起重机箱形梁结构的疲劳安全评定

针对桥(门)式起重机箱形梁结构的疲劳评定问题,以断裂力学理论为基础,结合起重机结构的实测裂纹和随机载荷的统计情况,探索出一套适用于起重机箱形梁结构疲劳评定的流程和方法。以36t集装箱门式起重机为例,通过对箱形主梁裂纹的简化分析和随机载荷的等效处理,采用一阶段和两阶段的裂纹扩展规律,计算出起重机箱形梁在随机载荷作用下的临界裂纹尺寸和裂纹扩展寿命,并对不同位置、不同扩展准则条件下疲劳裂纹扩展结果进行了对比分析。评定流程和方法简单且易操作,计算结果具有较高可信度,对桥(门)式起重机疲劳评定检测和减少疲劳断裂事故发生具有重要的工程实用价值。     

门式起重机焊接主梁裂纹扩展分析

焊接主梁是门式起重机的主要焊接钢结构,是主要的承力构件。焊接主梁疲劳裂纹形成过程复杂,影响其裂纹形成的因素众多。从焊接特性和实际使用情况着手,采用断裂力学理论分析了焊接主梁裂纹萌生点和裂纹扩展过程。根据门式起重机承受交变载荷的特点,运用循环法,估算了焊接主梁的疲劳裂纹扩展寿命。研究结果为门式起重机的安全使用和管理提供了理论依据。     

Fatigue life prediction by statistical approach under constant amplitude loading

In general, the experimental data of fatigue crack growth rates scatter very much even under identical experimental condition such as a constant amplitude loading condition. It is, thus, essential to take into account the data scatter of crack growth rates by using statistical approach for a reliable fatigue crack, propagation analysis. In this study, fatigue crack propagation tests were conducted on a 1.02 mm-thick 2024-T3 aluminum alloy under a constant amplitude loading condition. The distribution of the fatigue crack propagation life is estimated by using the stochastic Markov chain model based on a modified Paris-Erdogan equation to consider the variability of the fatigue crack growth. The fatigue lives estimated by using the Markov chain model are found to be agreed well with the experimental results.     

填充天然橡胶材料裂纹扩展模型的建模方法

填充天然橡胶材料疲劳裂纹扩模型是指裂纹扩展速率与撕裂能峰值之间的关系,它是用于橡胶减振元件疲劳寿命预测的重要模型。在裂纹扩展试验得到的填充天然橡胶材料裂纹扩展长度与循环次数的数据中,由于橡胶的应力软化现象,试验后期的部分数据不可用。为此,建立了数据处理方法,获得有效的裂纹扩展长度与循环次数数据。基于单轴拉伸载荷下填充天然橡胶材料最大应变能密度与最大应变满足幂函数关系的假设,建立了变幅加载工况下裂纹扩展长度与循环次数的数学模型和识别其模型参数的优化方法。在建立的裂纹扩展长度与循环次数模型的基础上,建立了裂纹扩展速率与撕裂能峰值关系的模型和确定模型中参数的数值方法。利用一组哑铃型试片的疲劳寿命实测数据,对建立的裂纹扩展速率模型进行了验证,证明了所建立模型的正确性。     

Effect of single overload on fatigue behavior in the welded haz of low alloy steel

Room temperature fatigue crack growth behavior was obtained for 4140 parent steel, parent heat treated (same as PWHT), as-welded HAZ and PWHT HAZ material under R≈O constant amplitude loading and single tensile overloads with an over load ratio (OLR: P_over/P_max) of 2.5. Double pass automatic submerged arc welding with AWS EM2 electrode was used. PWHT was performed at 650°C for one hour. Constant amplitude fatigue crack growth behavior was very similar for all four material conditions in the log-log linear Paris region. All material conditions responded favorably to the single tensile overloads with fatigue crack growth retardation ranging from 2.5×10⁵ to 4.5×10⁵ cycles which corresponded to life increases of 250 to 400 percent. SEM analysis indicated many similarities on the fatigue fracture surfaces with predominant ductile quasi-striation morphology.     

某型飞机机翼Ⅱ梁框疲劳寿命研究

某型飞机机翼Ⅱ梁框是重要的受力部件,必须准确估计疲劳寿命,以预防疲劳事故的发生。采用名义应力法和局部应变法两种方法及Miner累积损伤理论估计疲劳裂纹形成寿命;在随机载荷谱转化为等幅载荷谱的基础上通过Walker方程求得疲劳裂纹扩展寿命,从而估算出某型飞机机翼Ⅱ梁框的疲劳寿命。估算结果与试验结果吻合很好。     

Fretting fatigue analysis using a fracture mechanics based small crack growth prediction method

A complete life model for the nucleation and growth of a fretting fatigue crack has been developed. The nucleation of a fretting crack is predicted by superimposing the crack growth rate experienced under fretting conditions onto S–N fatigue data for the alloy. The growth model utilizes small crack growth rate data and a fretting fatigue stress intensity factor to account for the small crack sizes and higher stresses experienced under fretting fatigue conditions. The development of the propagation model within the established fatigue crack growth code AFGROW allows this approach to be readily used by members of the aerospace industry.     

考虑过载效应的金属材料疲劳裂纹扩展试验数据拟合及疲劳裂纹扩展速度计算方法研究

提出一种拟合金属材料疲劳裂纹扩展试验数据,并计算疲劳裂纹扩展速度的通用方法。该方法采用递增的三次多项式函数拟合疲劳试验数据,并采用平均加权方式计算各局部函数拟合的结果,提高了试验数据的拟合精度和疲劳裂纹扩展速度的准确性。通过在疲劳裂纹长度和扩展速度拟合结果的加权计算过程中引入delta函数,该通用方法能够有效地拟合常幅和存在过载载荷的疲劳裂纹扩展试验数据,并计算各试验点的裂纹扩展速度,同时保证了三次多项式拟合过程的连续性。通过多组常幅和存在过载载荷的疲劳试验数据拟合和现有方法及扩展有限元预测结果的对比分析,验证了该通用方法的有效性。     

基于断裂力学的机械结构件焊接节点疲劳性能研究

分析不同质量等级机械结构件焊接节点的缺陷和制作偏差，在节点应力分析的基础上，基于断裂力学分析方法。建立结构件在循环载荷作用下的裂纹扩展速率。通过疲劳实验并与规范进行比较，计算缺陷和制作偏差对结构件节点疲劳强度和疲劳寿命的影响。计算了具有不同初始缺陷和制作偏差的塔式起重机结构件的疲劳强度和疲劳寿命，提出缺陷和制作偏差的控制方法。     

基于模糊综合评判的桥式起重机金属结构风险评估

采用模糊数学法对桥式起重机金属结构潜在风险因素即腐蚀、裂纹、强度及变形导致的结构破坏进行风险评估,根据桥式起重机风险因素的特点,建立了以桥式起重机不同金属结构破坏为子系统的多层次综合评判系统;将模糊综合评判理论应用于桥式起重机金属结构风险评估中,得到桥式起重机不同金属结构相关因素维修对风险的影响程度,为人们更直接地降低其风险提供了参考依据。