移动载荷作用的复杂箱型梁端部构形优化

装配式建筑构件综合安装和冶金生产线常用的起重机箱型主梁端部变截面焊缝处存在明显应力集中,在变载荷作用下,会产生疲劳裂纹的构形不合理问题。以起重机箱型主梁为研究对象,建立了合理的有限元主梁参数化模型,并对其进行静力学分析。并通过有限元软件模拟箱型梁在移动载荷作用下的瞬态响应,得到箱型梁跨中的位移响应和端部应力响应。最后根据分析结果,采用热点应力法构建端部最大应力表达式,在保证箱型梁质量增加较小以及其他约束条件下,以端部应力最小为优化目标,建立优化模型,通过优化使箱型梁端部应力满足强度条件。将优化方案与初始方案对比,验证了优化方案的可行性。     

裂纹对箱形结构应力集中因子影响的量化研究

以箱型结构为研究对象,首先运用有限元手段对具有不同裂纹存在状态及不同裂纹尺寸的箱形结构进行应力分析,并根据分析结果提取沿裂纹根部向缓释放应力区域的应力场状态,然后采用数值模拟技术在与应力场分布相同的积分路径上对名义应力进行求解,最后根据名义应力及等效最大应力即可获得对应的应力集中因子。研究结果表明在固定约束及载荷条件下,垂直裂纹、横向裂纹及斜向裂纹的尺寸与应力集中因子之间存在对应的变化规律。实现了不同尺寸、不同类型裂纹与应力集中因子之间量化关系的研究,为进一步量化箱型结构裂纹类型及参数与疲劳寿命间的关系奠定了基础。     

TMS型三电机自同步振动筛有限元分析

TMS型三电机自同步振动筛,是一种新型振动筛。为了确定TMS型振动筛筛箱的应力分布规律,保证筛箱具有足够的强度,采用Pro／mechanica建立了筛箱的计算有限元模型。进行了强度分析,同时对筛箱进行了动态特性分析,并计算出筛箱前15阶固有频率和振动模态。分析结果表明,筛箱应力集中主要出现在电机座板的连接部位,以及L型梁与筛箱侧板的连接部位,筛箱整体满足强度要求。     

箱型梁桥架装置的有限元分析

对箱型梁桥架装置进行有限元分析。以桥式起重机的箱型主梁和桥架装置为研究对象,利用有限元分析软件ANSYS对箱型梁和桥架装置进行典型工况的有限元分析。通过三维软件建立有限元模型并导入ANSYS中,针对箱型主梁和桥架装置几种不同工况载荷和约束等条件下进行应力和应变分析,并得到变形图和应力分布图进行刚度和强度分析。随后进行提取4阶固有频率和振型进行模态分析,并对结构影响较大振型进行详细分析和说明。研究结果对箱型桥式起重机的桥架装置的设计提供理论依据。     

计算切口应力集中系数的无限相似单元法

在边界条件和其他几何条件相同时,可以通过切口的应力集中系数求得相应裂纹问题的应力强度因子。边界条件比较复杂时,应力集中系数较难求得,而应力强度因子可以通过无限相似单元方法求得,提出了计算平面切口应力集中系数的无限相似单元方法。该方法适应性好、精度高、使用方便。用该方法对几个问题进行了计算。     

桥式起重机主梁端部优化方法研究

在桥式起重机金属结构的定期检查中,经常在主梁端部过渡圆弧区域的焊缝位置发现裂纹,故在主梁的轻量化设计中需要考虑这一部位的疲劳特性。提出了一种基于热点应力评定主梁端部过渡圆弧区域疲劳特性的优化设计方法,通过有限元仿真计算获得了相应的热点应力集中系数表达式。以结构质量最小为设计目标,在静强度、静刚度、稳定性等常规约束基础上,加入了主梁端部圆弧区段疲劳强度的约束,建立了箱形主梁结构的优化模型。基于Matlab的比较实验证明,在轻量化优化设计中综合考虑端部疲劳特性,其结果具有更高的可靠性。     

波纹腹板箱型主梁力学性能研究

针对桥式起重机箱型主梁的结构特点,提出了一种新型的主梁结构—波纹腹板箱型主梁.借助有限元软件HYPERWORKS,对波纹腹板箱型梁和常用的平直腹板箱型梁在相同条件下的力学性能经行了综合比较分析,即对翼缘弯曲正应力、竖直方向的位移、腹板的剪切应力和沿腹板高度方向的稳定性进行对比分析.结果表明:波纹腹板箱型梁抗倾斜能力比平直腹板箱型梁好,其抗剪切能力和稳定性要高于平直腹板箱型梁.采用波纹腹板箱型梁可以减少腹板上的加强筋,减轻主梁重量,节约成本.     

桥式起重机箱形主梁焊缝疲劳寿命研究

以某桥式起重机箱型主梁为研究对象,利用ANSYS软件对其进行静态分析,结果表明该起重机静强度以及静刚度均满足设计要求。依据英国标准BS7608,采用FE-SAFE疲劳软件,对主梁翼缘焊缝疲劳寿命进行分析,得出该起重机主梁下翼缘板与主腹板连接处的翼缘焊缝处疲劳寿命最低。并对该处采用不等边角焊缝模型进行对比分析,结果显示适当增加角焊缝一边的长度,且长边位于翼缘板上时,同一焊缝上两条焊趾处的疲劳寿命均有所提高,有助于改善焊接结构件的抗疲劳性能。     

断裂力学方法估算起重机箱型梁的疲劳寿命

本文用断裂力学方法分析了起重机箱型梁的疲劳寿命。应力强度因子幅作为疲劳裂纹扩展的主要参量，由裂纹扩展方程估算了箱型梁的疲劳寿命，并与实验结果作了比较。     

带环向切口金属杆的断裂强度

对带环向切口的金属圆杆进行了断裂拉伸实验,由实验数据分别计算了净截面应力强度和名义截面应力强度,对切口试件的应力集中问题进行了应力集中系数的讨论和断裂力学的强度因子分析。利用非线性断裂理论推导出计算带环向切口裂纹拉伸杆承载力计算公式,并将数值计算结果与实验结果进行比较。     

桥式起重机有限元分析和疲劳寿命研究

以某180 t×24.85 m冶金桥式起重机为对象,应用有限元分析软件Ansys研究桥架的变形和应力分布状态,并与现场测试结果进行对比分析。结果表明,该起重机的最大挠度、静态Von Mises等效应力和第一阶固有频率均符合起重机设计规范要求。通过无损探伤发现桥架北主梁的下盖板上有裂纹,应用有限元分析和损伤容限设计对起重机裂纹的疲劳寿命进行研究,其分析数据可为起重机的日常维护检修和安全评估提供参考。     

双梁U型门式起重机轨道下方疲劳裂纹分析与修复处理

针对某站场双梁U型门式起重机轨道下方出现疲劳裂纹的问题,分析了形成原因,指出应力集中、焊接残余应力和小车轮压的作用是产生疲劳裂纹的主要原因。给出了上盖板疲劳裂纹的具体修复措施和建议,对于安全生产具有重要意义。     

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。     

桥式起重机主梁端部剪应力的有限元计算与测试分析

应用有限元分析程序,对桥式起重机主梁端部剪应力进行计算分析,研究了桥式起重机剪应力的分布规律。在介绍桥式起重机剪应力测试方法的基础上,对实测结果和有限元计算结果进行了对比分析,其结果对桥式起重机的优化设计具有重要意义。     

桥式起重机主梁局部稳定性分析

针对通用桥式起重机主梁的稳定性问题进行分析,通过对比国内外双梁桥式起重机主梁横隔板的结构形式、布置方式和加工工艺,优化相关手册和设计规范的规定范围,推荐了横隔板形式以及布置间距,改善了横隔板的加工工艺,进一步实现桥式起重机的轻量化设计。并通过有限元屈曲分析求得桥式起重机主梁在典型工况不同模态下的屈曲系数,分析验算其局部稳定性。     

桥式起重机主梁的可靠度预测

应用FL分布拟合桥式起重机焊接箱形主梁的疲劳寿命分布规律,利用疲劳试验数据,并采用序贯累积可靠度等效寿命法对桥机主梁的可靠度进行预测,提出了一种简单的计算方法。     

桥式起重机箱型主梁周期性拓扑优化设计

桥式起重机主梁长度方向尺寸远大于高度和宽度方向,常规的拓扑优化方法无法获得清晰的、周期性的拓扑形式或求解困难。为了实现桥式起重机主梁的拓扑优化,得到具有周期性的、易于加工的结构拓扑形式。把主梁优化域划分成若干个子域,构建子域与优化域之间的关系。建立以优化域内单元相对密度为设计变量、以体积约束下最小柔度为目标函数的主梁周期性拓扑优化数学模型。在主梁强度和静态刚度准则下开展主梁周期性拓扑优化应用研究。结果表明,在优化过程中,各子域内同时出现孔洞,且具有周期性。直到周期性拓扑优化结束,获得具有类似“桁架式”结构的拓扑形式。子域数目取值不同时,均可获得周期性的拓扑形式,且具有良好的一致性和工艺性。为桥式起重机结构轻量化研究提出一种可行的方法。     

桥式起重机主梁轻量化设计的关键技术

在对国内外桥式起重机主梁结构现状调研分析及对GB/T 3811—2008《起重机设计规范》分析的基础上,针对国内桥式起重机主梁偏重、耗材多等缺点,通过优化主梁结构形式及几个主要设计参数的选取,例如主梁高跨比、静刚度控制指标等,达到桥式起重机主梁的轻量化设计,从而推动起重机向轻量化、节能型方向发展。     

浅谈吊熔融金属电动单梁桥式起重机的安全技术性能

随着TSG Q0002—2008起重机安全技术监察规程—桥式起重机的实施,对新制作的吊熔融金属电动单梁桥式起重机的设计技术要求及检验使用有了明确的规定,使得冶金用单梁起重机设计及检验有了更为合理的标准,就这种形式的起重机在使用过程中的安全技术性能进行了分析,提出了这种起重机不同于普通LD单梁起重机在结构焊接及驱动配置等方面的安全控制要求。     

基于刚度控制的起重机主梁设计理论

由于桥式起重机主梁受载不同而产生的挠度也不同。通过强度、刚度控制条件理论得出梁高的表达式,以25 t侧挂小车的桥式起重机为实例进行计算,最后运用ANSYS对分析结果进行验证,为设计人员提供一个借鉴的方法。