单梁桥式起重机整机结构力学性能研究

桥式起重机是一类实现物料吊运的重要辅助设备.作为主要承载部分,桥架结构的设计尤为重要.针对LDA单梁桥式起重机,利用有限元技术对整机桥架结构进行了强度计算,分析了典型工况下变形和应力的分布状况,了解到桥架危险截面不仅仅是跨中部位,端梁尤其是主端梁连接部位的应力状况更加复杂,研究了工字钢下翼缘局部弯曲应力和扭转问题,发现对于LDA单梁桥式起重机葫芦车轮的安装质量对桥架结构的受力状况的影响很大,为该种结构的设计和维护提出了若干建议.     

识别疲劳裂纹损伤的瞬时基准方法研究

传统的基于超声导波的结构健康监测及损伤识别方法是通过对比当前测量信号与结构完好时的基准信号进行损伤识别,但这类基准信号对工况及环境变化十分敏感。为降低对这类基准信号的依赖,提出了一种基于瞬时基准的疲劳裂纹损伤识别方法。利用疲劳裂纹在不同幅值激励下不同的超声非线性特性,以小幅值激励下结构响应为瞬时基准信号,以大幅值激励下结构响应为当前信号,使用比例相减法提取当前信号与瞬时基准信号间的差信号,对疲劳裂纹损伤进行识别。分别以完整铝梁及疲劳裂纹铝梁为实验对象,使用压电片激励和接收应力波信号。实验结果表明,该瞬时基准方法可有效识别疲劳裂纹损伤,而无需结构完好时的基准信号。     

基于Solidworks的核电起重机抗震性能分析

针对单梁电动葫芦起重机在地震中可能被地震波上抛坠落的情况,利用Solidworks simulation软件分析了某核电厂房用2 t单梁电动葫芦起重机在地震载荷下的应力和位移,通过Solidworks simulation建立单梁电动葫芦起重机有限元模型,根据起重机实际约束情况对有限元模型加载约束,再将地震反应谱输入到Solidworks simulation中,由此得到地震载荷作用下起重机处于跨端、跨中的应力和位移。     

箱形电动单梁桥式起重机的特点及制造

箱形电动单梁桥式起重机,即电动葫芦单梁桥式起重机,其主梁截面为箱形结构,电动葫芦小车直接悬挂在箱形主梁下盖板的2翼缘上运行.主梁与端梁采用螺栓连接,拆卸方便.箱形电动单梁桥式起重机国外早已采用,我国大连铁路起重机厂也已生产多年,现统计约有40余台,起重量从1～10t,跨度6～22.5m,已形成系列,结构如图1所示.该起重机具有许多优点,是我国电动单梁起重机的发展方向.     

基于S变换和互信息的梁类结构裂纹定位方法

实际使用中的梁类结构容易萌生裂纹,影响其使用寿命及安全可靠运行,准确判定其裂纹损伤位置对于实现梁类结构的快速准确维护处理具有重要意义,为此提出基于振动信号S变换和互信息值实现梁类结构裂纹的识别与定位。首先,基于测试获得梁类结构上分布点的振动信号;其次,利用S变换将振动信号变换到时频域,计算梁结构在裂纹损伤前后各对应位置点时频域振动信号的互信息值;最后,通过检索互信息值向量中分量的最小值位置实现裂纹区域的准确定位。为了避免引入附加质量的影响,利用机器视觉测振系统采集悬臂梁和小型复合材料叶片上的分布点振动信号,设置不同裂纹位置对梁类结构裂纹定位方法进行了验证,证明了方法的有效性。     

钢筋混凝土梁损伤的小波包识别方法

基于小波包能量特征向量的损伤识别是一种对损伤非常敏感的方法.为了更有效地选择特征频带,从频带分解的角度分析了基于小波包分解能量特征向量的结构损伤识别方法.将结构响应信号进行小波包分解,提取各频带的能量.通过分析结构响应频率和小波包分解各频带频率范围,选取信号主要频率所在频带及其相邻频带的能量构成特征向量.当信号频率有微小改变时,特征能量向量的变化远远大于信号频率的变化.当结构出现损伤时,脉冲激励下其动力响应信号的频率有所降低,因此可以通过特征能量向量的变化来识别损伤.通过一根钢筋混凝土梁的试验验证了该方法的有效性.     

电动单梁起重机端梁的改进

1原有技术缺陷 电动单梁起重机端梁目前应用较多截面如图1所示。该截面是1977年行业联合设计的LDA型,额定起重量Q=5t、电动葫芦自重G=0．5t、跨度S=14．5m电动单梁起重机的端梁（支承主梁处）截面。现分析该端梁缺陷。     

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.     

基于双线性频率分离的梁类结构呼吸裂纹定位方法

针对梁类结构早期呼吸裂纹定位问题,基于含呼吸裂纹梁不同测点位置双线性程度的差异,提出了一种双线性频率分离的梁类结构呼吸裂纹定位方法。利用零点搜索、信号分割等技术将不同空间位置的结构响应,分解为双线性效应对应的正响应和负响应分量,分别反映了结构在裂纹张开状态及闭合状态下的动力学行为。不同测点分裂分量频率成分的差异与裂纹位置及深度有关,为此构造了双线性频率成分间的距离损伤指标,实现裂纹的定位。通过对裂纹位置、裂纹深度、激励频率和幅值、固有结构形状及噪声等影响因素的数值研究,表明了方法的有效性,可为实际工程应用提供理论依据。     

小波变换在早期损伤识别中的应用

提出了小波变换用于早期损伤的识别的方法.对小波理论做了简介,并通过仿真实验验证小波变换对损伤识别的能力.通过观察连续小波变换(CWT)的小波系数的模极大值或者离散小波变换(DWT)中的细节信号,识别动(静)态信号中的奇异值,从而判别出损伤的位置.此方法仅需要有损伤的结构的响应信号,不需要未损伤结构的响应信号及其结构信息,所需的信号可以是静态的,也可以是动态的.将该方法应用到带裂纹的悬臂梁有限元模型,通过瞬态、静力分析采集信号,精确定位裂纹的位置和数量.与传统方法相比,该方法不仅可行性强,经济方便,而且检测结果更为精确可靠.仿真实验表明,小波变换的方法是有力可靠的结构早期损伤识别方法.     

基于小波分析的裂纹梁的损伤识别

阐述了一种基于小波变换的含裂纹梁的损伤识别方法,利用含裂纹梁的一阶模态阵型作为小波分析的力学特征信号,识别损伤的位置和大小.利用小波分析系数的模极大值随分析尺度的传播定位损伤的位置,计算针对于损伤频率信号的能量判断损伤的大小.与以前的小波分析方法相比,此方法确定损伤位置的可靠性高,能识别微小的损伤.利用能量守恒定理和小波分析频段细化的能力,裂纹的定量分辨率高.     

基于ARX模型的塔式起重机结构状态检测

针对塔式起重机的健康检测,提出了一种以塔式起重机下标准节节点的位移作输入,上标准节的节点位移作为输出建立ARX模型检测其结构状态的方法,结合统计识别技术完成结构的状态诊断。文中根据实验室已有的微型塔式起重机建立有限元计算模型,对模型施加激励载荷,获得塔式起重机在完好和损伤状态的位移信号,选择辨识度较好的ARX模型,定义模型的损伤特征参数,由完好状态的动态响应形成状态判断的参考,分析损伤状态的响应信号与正常结构的差别,进而通过统计分析的方法进行结构状态的诊断。     

单梁起重机的国外结构和发展趋势

在60年代,单梁起重机在国外得到了广泛的应用。它的自重轻,厂房结构的负荷小,可以采用轻型的大车轨道梁。单梁起重机的建筑高度低,电动葫芦可以更加接近轨道梁,厂房的空间可以更好的利用。它的有效载荷和自重的比值较大,使耗电量相对减少。单梁起重机的结构简单,因而安装快,维护方便,价格低廉,交货期短。它的操作简便,不必配备固定的司机,使用时很经济,所以国外的单梁起重机绝大部份是地面操纵的,带司机室的必须特殊定货。     

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.     

基于非线性超声调制的疲劳裂纹识别方法

由于应力作用、撞击以及周期载荷等因素的影响,金属结构中不可避免地产生疲劳裂纹损伤。若结构存在边界非线性,传统的非线性调制方法将无法有效识别疲劳裂纹损伤。针对该问题,提出一种能够避免边界非线性干扰的非线性超声调制方法。该方法采用正弦脉冲信号和持续正弦信号作为激励,通过识别信号之间的非线性调制现象来进行损伤检测。分别以铝制裂纹梁和完整梁为实验对象,粘贴两个压电片作为作动器和传感器,利用短时傅里叶变换对响应信号进行时频分析,提取非线性调制信号成分,对疲劳裂纹损伤进行有效的识别。     

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。     

双轨单主梁在葫芦式起重机上的应用

1现有技术缺陷 葫芦式电动单梁起重机现多为单轨主粱。葫芦装于单轨轨道翼缘上。这一结构由于主梁上翼缘板至起重葫芦吊钩距离较大,影响起升高度。单轨主梁葫芦式起重机葫芦悬于单轨轨道,该起重机用于室外时,雨天要将葫芦及时移至遮雨棚下,下雨时不能使用。     

基于固有频率的呼吸式裂纹梁损伤识别方法

将呼吸裂纹梁简化为由扭转弹簧连接的两段弹性梁,在假定振动响应随振幅变化的基础上推导出呼吸裂纹梁的固有频率方程;考虑振动过程中呼吸裂纹的开合情况,假定裂纹梁的刚度是振幅的非线性函数,建立了呼吸裂纹梁的多项式刚度模型;结合等高线裂纹识别理论和方法,提出了一种基于固有频率的呼吸裂纹梁损伤识别方法,算例验证了方法的可行性与有效性。研究表明,该方法的识别精度取决于实验固有频率的精度。     

基于波传播和阻抗特性的裂纹梁损伤识别

基于结构振动波传播理论,讨论了在简谐力作用下,裂纹简支梁的弯曲波动解。为了描述由裂纹引起的梁中波传播的不连续特性,引入弯曲弹簧模型来模拟裂纹,并在此基础上提出了利用梁结构驱动点阻抗特性的裂纹损伤识别方法。以一裂纹简支梁为例进行了数值分析,得到了裂纹简支梁的驱动点阻抗特性曲线。从该曲线可以发现,梁的第一阶谐振频率和反谐振频率都随裂纹的出现而减小,并且频率减少量随裂纹尺寸的增大而增加。结合裂纹梁第一阶谐振频率与驱动点位置关系曲线,利用曲线上出现的突变点,准确地识别了梁的损伤状态和裂纹损伤位置。最后,利用已识别的裂纹位置和第一阶固有频率定量地识别了裂纹尺寸。     

基于应变能量法的裂纹梁有限元分析及其力学响应特征

针对含裂纹的梁,考虑由裂纹尖端应力集中产生的局部柔度,基于应变能量原理得出裂纹附近的应力集中系数,推导裂纹区域应力与应变的关系,构造梁在裂纹处的柔度矩阵。在裂纹梁的有限元法计算过程中,将此柔度矩阵导入梁的整体刚度矩阵,完成裂纹梁在受静力载荷下位移的计算。出于裂纹梁裂纹识别的考虑,利用小波变换系数定义量图得到小波脊定位裂纹的位置。裂纹的存在导致力学响应的某些频段能量发生变化,利用小波变换对信号频率划分的功能,由频段能量的大小确定裂纹的大小。反之,讨论已知裂纹梁在受静力载荷下的位移条件来识别裂纹位置和大小的动力学反问题。通过对噪声污染的信号分析,说明此方法有良好的抗噪能力。