岸边集装箱起重机金属结构检测

为正确了解港口用住友岸边集装箱起重机和VULKAN岸边集装箱起重机金属结构状态,本文介绍了对该机金属结构进行的应力测试、静刚度测试和焊缝质量检测。检测分为一般性检查和检验性测试。文中介绍了测试内容和方法。对检验性测试的数据进行了分析,指出了住友岸边集装箱起重机应力较大值出现在前、后拉杆,前门框上框架及前伸臂简支段。VULKAN岸边集装箱起重机应力较大值主要出现在前后拉杆处。     

岸边集装箱起重机拉杆应力及承轨梁高低差问题分析

当前岸边集装箱起重机已逐渐发展成3E级、3E Plus超大型岸边集装箱起重机,随着大型岸边集装箱起重机前后大梁长度不断超长化,也带来了岸边集装箱起重机在制造期间拉杆应力和承轨梁高低差的问题,使现场整改不仅增加了难度,还增加了高空作业风险及生产成本,也降低了产品质量的可靠性。为保证拉杆应力及承轨梁高低差稳定可控,选用正确、合理的制造工艺方案势在必行。文中分析了产生拉杆应力和承轨梁高低差的原因,阐述了岸边集装箱起重机大梁、拉杆及梯形架制作、划线和加工工艺的优化方案,可为后续完善和优化岸边集装箱起重机拉杆应力及承轨梁高低差工艺提供参考。     

干涉预应力释放对三维裂纹尖端应力强度因子的影响研究

以冷挤压孔三维裂纹为讨论对象,应用ANSYS大型工程有限元计算软件,在线弹性条件下,模拟由于干涉产生的预应力释放的真实过程,研究预应力释放对裂纹尖端应力强度因子的影响规律。文中将干涉预应力考虑为内部载荷,分别对不同裂纹长度下的含裂纹体进行挤压,在不同的挤压状态下直接求解应力强度因子,以此等效地模拟裂纹扩展过程中干涉预应力释放的应力强度因子求解。文中通过计算分析,给出了考虑干涉预应力释放的真实情况下裂纹尖端的应力强度因子随裂纹长度及模型厚度的改变趋势和规律,并与不考虑干涉预应力释放的情况下裂纹尖端的应力强度因子进行对比分析。     

裂纹拉杆转子尺寸效应机理与动力学特性研究

在利用相似规律设计不同尺寸拉杆转子时,由于尺寸变化,存在明显尺寸效应,含裂纹缺陷的转子尺度律机理尚不明确。本文基于量纲分析法,探究了裂纹扩展的尺寸效应机理。分析了不同尺寸机型,裂纹拉杆应力强度因子的分布规律与刚度变化规律;对比分析了不同尺寸机型对裂纹转子固有频率漂移现象的敏感性;最后提出了一种用拉杆预紧力的下降表征裂纹扩展过程的研究方法,通过实验比较了不同裂纹拉杆分布形式下转子固有频率的漂移现象。研究结论为拉杆转子的系列化设计与设备维护提供了理论基础。     

基于多指标信息的起重机裂纹监测方法

声发射技术广泛应用于压力容器、航空航天和桥梁建筑等行业，与其他的无损检测方式相比具有检测效率高、检测时间短等优点。近年来，起重机设备事故频发，影响了生产效率和生命安全，研究起重机结构损伤的特征，开展起重机的安全监测是目前亟需解决的问题。为了实现对起重设备的在线监测，文中首先研究了起重机材料Q235B的裂纹特性，分析了拉伸试件在撕裂过程中所表现出的动态参数特征，然后基于起重机在不同载荷下所表现出的声发射特征，提出了一种基于VMD分解的多指标监测方法。该方法对裂纹信号进行了特征提取，并将特征信号进行多指标计算，通过监测多个特征指标实现起重设备的状态评估。研究结果表明：本方法能有效实现起重机的裂纹监测，适用于不同载荷和多种运行工况的条件，具有较高的可行性和准确性。     

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。     

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。     

门座起重机大拉杆自重影响分析

本文介绍了大拉杆在自重作用下的受力情况,分析了大拉杆自重对三种不同幅度和吊重的门座起重机的影响。大拉杆是四连杆组合臂架的主要承载结构,大拉杆自重对大拉杆应力和整机性能将起不可忽视的作用。特别是随着吊重和幅度的增大,大拉杆也随之变长变重,在设计计算中必须加以考虑。     

基于可靠性的集装箱起重机疲劳裂纹扩展控制

为更好地对集装箱起重机的裂纹扩展进行控制,需要对材料特性和受力情况的分散特性进行分析,把可靠性分析应用于裂纹扩展的控制.首先确定裂纹扩展的断裂韧性是影响板材的裂纹扩展寿命的主要影响因素,通过对材料断裂韧性的统计特性分析,确定材料的断裂韧性服从正态分布.根据对集装箱起重机实际测试得到的应力分布情况,运用Monte-Carlo模型来分析该测点的临界裂纹长度和裂纹扩展寿命.得出裂纹的临界裂纹长度服从正态分布,而裂纹的扩展寿命是一个服从三参数的威布尔分布,这个结论为集装箱起重机的设备巡检周期提供了理论依据.     

基于断裂力学的射孔套管孔边开裂行为分析

针对内压作用下的射孔套管的孔边开裂行为,应用断裂力学分别对线弹性条件和弹塑性条件下的孔边开裂进行分析,给出线弹性条件下圆柱壳体孔边裂纹应力强度因子和临界开裂内压公式,以及弹塑性条件下含孔边裂纹管道的临界开裂内压公式;通过MATLAB对两种条件下的力学模型进行解析,首先从线弹性条件下内压、裂纹长度以及孔径对应力强度因子的影响展开分析;然后从弹塑性条件下孔径和裂纹长度对临界开裂内压的影响进行分析;最后对小范围屈服情况下的两种断裂判据的套管临界开裂内压进行了对比。     

含埋藏孔洞缺陷金属构件电磁热止裂强化分析

电磁热效应可以实现含半埋藏裂纹、埋藏裂纹金属构件的止裂强化。针对实践中铸件和锻件内往往存在孔洞形式的缺陷,从理论和数值模拟角度分析了电磁热对其强化的效果,导出了球体绕流的电流密度和温度场分布。研究表明:孔洞缺陷可处理成广义埋藏裂纹缺陷,应用电磁热止裂强化是可行的。放电后,在垂直于通电方向,球形中截面上形成绕流现象,瞬间温度超过了材料的熔点,形成焊口,产生的热压应力显著降低了应力集中,从而抑制了孔洞缺陷受力时的扩展,达到了止裂强化效果。     

振频法索力监测中自振频率的频谱倍增方法

利用振频法对索力进行长期在线监测时,为高效准确地自动识别拉索的自振频率,就必须避免拉索随机振动信号的非平稳性和频谱微弱等不利条件,减小随机噪声及干扰.根据斜拉索振型的特征,提出频谱倍增法:对单组振动信号频谱幅值进行m次数组乘积,或者对m组相邻频谱幅值进行一次数组乘积;并通过理论分析证明了该方法能够将信噪比至少提高m倍,是常规累加平均法的(√ˉm)倍.以重庆马桑溪长江大桥斜拉索为研究对象进行现场对比试验,分别采用频谱倍增法和累加平均法进行自振频率的自动识别,倍增法基频识别结果误差减少至4％以内,且识别效率提高了5～10倍.试验结果表明:倍增法不仅提高了识别结果的精度,还缩短了识别所需的时间,提高了识别效率.     

同心环状薄膜传感器阵列及其飞机金属结构裂纹监测研究

飞机金属部件在服役过程中的疲劳损伤严重威胁飞行安全。针对飞机金属结构疲劳裂纹实时监测需求,提出一种与结构基体一体化集成的同心环状薄膜传感器阵列及其裂纹监测方案。对同心环状薄膜传感器阵列进行了设计与优化。应用表面处理技术对基体表面进行绝缘处理,应用脉冲偏压电弧离子镀技术制备同心环状薄膜传感器阵列。应用同心环状薄膜传感器阵列开展结构模拟件疲劳损伤监测试验。监测试验结果表明：薄膜传感器对裂纹非常敏感;当结构起裂或裂纹前缘扩展至薄膜传感器监测区域时,相应薄膜传感器的监测电压信号快速增加;当裂纹扩展穿越监测区域时,相应薄膜传感器的监测信号阶跃上升,监测通道失效;将薄膜传感器监测数据变化特征作为结构起裂、裂纹前缘扩展至相应监测区域以及扩展出监测区域的判断标准,同心环状薄膜传感器阵列可以实现疲劳裂纹的定量监测,监测精度为1 mm;根据内侧薄膜传感器监测数据变化,还可以定性分析结构疲劳累积损伤程度。     

三轴应力状态下复合型裂纹尖端前缘的塑性区分布

利用Ｍｉｓｅｓ屈服准则从理论上分析了Ⅰ－Ⅱ复合型裂纹尖端前缘的塑性区分布。推导出了由三轴应力约束参数Ｔｚ参与表征的裂纹尖端前缘塑性区尺寸ｒｐ的表达式，并绘制出了Ⅰ－Ⅱ复合型裂纹在单轴、双轴载荷作用下裂纹尖端塑性区的分布图。     

A numerical study of crack interactions under thermo-mechanical load using EFGM

In this work, element free Galerkin method (EFGM) has been used to obtain the solution of various edge crack problems under thermo-mechanical loads as it provides a versatile technique to model stationary as well as moving crack problems without re-meshing. Standard diffraction criterion has been modified with multiple crack weight technique to characterize the presence of various cracks in the domain of influence of a particular node. The effect of crack inclination has been studied for single as well as two edge cracks, whereas the cracks interaction has been studied for two edge cracks lying on same as well as opposite edges under plane stress conditions. The values of mode-I and mode-II stress intensity factors have been evaluated by the interaction integral approach.     

风力机叶片多裂纹扩展声发射信号的特征识别

针对风力机叶片蒙皮多裂纹难以状态识别的问题,根据裂纹扩展释放能量的过程,推导主裂纹扩展AE信号的表达式,从而明晰了主裂纹扩展的AE信号特性及其与应力变化之间的关联。由于多裂纹扩展AE信号为卷积混合模型,提出一种对具有非平稳、非线性特性的卷积混合AE信号特征提取的方法,以输出信号的广义能量作为目标函数得到盲解卷的滤波器迭代式,采用Godard算法通过输出信号与估计值的误差调整滤波器系数,并根据相似系数选择适当的非线性函数以减少采集设备对AE信号的影响。最后在裂纹扩展试验中,预制不同尺寸的多缺陷,对叶片试件同时施加激振载荷和循环载荷,每间隔一定的循环次数采集不同状态的AE信号,同时采用具有非全局性的瞬时频率和特征尺度来识别多裂纹在不同扩展状态下的特征,从而明晰了信号特征与多裂纹生存状态的关联,形成了识别多裂纹复合材料损伤的评价机制。     

高温熔盐泵中分流叶片对结构动力特性的影响

为研究分流叶片对高温熔盐泵结构动力特性的影响规律,以IS50-32-160型低比转数高温熔盐泵为研究对象。对有/无分流叶片方案不同工作温度、不同工况下的泵转子进行基于ANSYS Workbench的数值计算,分析了泵内部的应力、变形和模态分布规律。研究结果表明:添加分流叶片后,叶轮的等效应力明显减小,说明分流叶片能够有效提高叶轮的承载能力;分流叶片使得转子的变形情况也得到一定的改善,从而降低了叶轮变形对内部流场的影响,且叶轮内的变形分布变得更均匀,从而可减轻泵转子的振动;同时,不同工作温度对泵转子的固有频率及各阶振型影响均不大。     

电站面式减温器辐射状裂纹成因分析及预防对策

针对同一台电站面式减温器连续两年在蒸汽引出管孔处出现辐射状裂纹,本文从面式减温器高温高压下的材料特性、理论应力计算和工作环境三个方面作了详细的分析和讨论,获得了蒸汽引出管孔处所承受的应力值,同时校核了电站面式减温器在实际运行过程中的结构强度,从而分析了面式减温器产生辐射状裂纹的主次因素,最后提出了相应的预防对策和改进建议。     

集装箱船舶结构状态的在线监测技术研究

针对集装箱船舶结构在不同航行条件下的动力响应,研究开发了集装箱船舶结构状态监测与评估系统(CSSMAS),对该系统在集装箱船舶上所采集到的运动状态数据进行处理分析,主要介绍集装箱船舶实际航行时在不同航行条件下的横摇、纵摇、总体扭转变形和总体弯曲变形,船体的局部应力变化情况与海况之间的关系,以此来恰当评价集装箱船舶当前的结构状态.