基于人工神经网络获取起重机当量载荷谱的疲劳剩余寿命估算方法

为实现在役起重机的疲劳剩余寿命估算,预防灾难性事故,确保起重机使用的安全性。针对起重机使用工况的高度随机性和不确定性,以通用桥式起重机为研究对象,首次通过大量的数据调研,采集不同额定起升载荷起重机在一个工作时段内对应不同起升载荷的工作循环次数簇,基于人工神经网络(Artificial neural network,ANN)技术获取预评估起重机的当量载荷谱。以Miner疲劳损伤累积理论、线弹性断裂力学理论和雨流计数法为理论基础,运用Paris-Eadogan方程,推导疲劳剩余寿命计算公式,以实现通用类桥式起重机疲劳剩余寿命估算。经实例验证:所提出的方法可快速获取该类型预评估疲劳剩余寿命起重机的当量载荷谱并估算其主梁的疲劳剩余寿命,大大节省起重机现场实测的烦琐过程和大量投入。与实测应力谱计算的疲劳剩余寿命相比具有较好的吻合性和实用性,说明应用本方法进行起重机的疲劳剩余寿命估算是可行和有效的。     

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。     

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。     

起重机箱形主梁疲劳寿命评估

针对起重机金属结构的疲劳问题,结合现代理论和技术手段,总结出了起重机结构疲劳寿命评估技术路线,并对该技术路线作了一些理论研究,包括起重机模型的有限元分析、运用损伤力学推导疲劳裂纹形成寿命、在弹塑性断裂力学的基础上给出裂纹扩展模型。利用该模型可以更准确地估算起重机的剩余寿命,对于减少疲劳破坏事故的发生具有重要的意义。     

桥式起重机随机应力谱获取及疲劳剩余寿命估算

为估算桥式起重机金属结构疲劳剩余寿命,保证起重机使用安全,需要获取结构疲劳核算点应力谱。起重量、起升卸载位置和起重小车是否过中点是获取应力谱的特征参数。通过现场采集特征参数数据,经统计检验,建立特征参数的概率分布模型。采用拉丁超立方抽样,产生特征参数随机数样本,以动态仿真计算疲劳核算点的应力—时间历程,以雨流计数获得双参数应力谱,运用Forman公式估算疲劳剩余寿命。用上述方法对样机进行仿真计算,获得检测周期内10级应力谱,剩余疲劳寿命为32.8年,与试验应力谱计算的疲劳剩余寿命误差为6.26%。试验结果表明,采用仿真应力谱替代试验应力谱进行疲劳剩余寿命评估是可行的,所提出基于"实测+统计+抽样+比对+仿真"组合策略的起重机载荷谱获取和疲劳剩余寿命评估方法,具有周期短、成本低的优点。     

ADO技术与塔式起重机剩余寿命评估系统

1　塔式起重机剩余寿命评估系统1 1　系统功能定义　　根据塔式起重机 (以下简称塔机 )剩余寿命评估系统的功能要求和目的 ,其总体功能图定义如图ｌ所示。图 1　总体功能图在电力建设行业中 ,塔机剩余寿命评估系统为在役塔机剩余疲劳寿命的评估提供了离线评估和在线评估 2种评估方式。其中 ,离线评估结合现场试验与有限元动态计算 ,获得动应力时间历程 ,并对评估对象的历史工况数据进行统计分析 ,获得塔机臂架系统危险构件的离线疲劳载荷谱 ;在线评估根据塔机工作状态下所测的应力数据获得在线实测疲劳载荷谱。根据评估的零部件是否有缺口、…     

岸边集装箱起重机剩余寿命分析

以岸边集装箱起重机为研究对象,基于断裂力学理论,利用有限元分析软件ANSYS对其结构进行模拟,参考BS5400疲劳算法,对其进行剩余寿命分析,满足了实际工程的需要.     

基于应力测试的港口门座起重机金属机构剩余寿命估算分析

以某港口门座起重机为研究对象,采用疲劳寿命估算方法,从材料的S-N曲线出发,考虑各种影响因素,结合实测应力谱,按照线性累积损伤理论及修正Miner法则,进行金属结构的疲劳寿命估算,再结合起重机的结构件劣化状态,无损检测等技术手段进行综合分析,估算出起重机的安全使用寿命,为门座起重机疲劳剩余寿命评估提供有效可行的方法 ,对准确估算门座起重机金属结构疲劳剩余寿命提供科学的数据。     

基于径向基神经网络的桥式起重机剩余寿命评估

为降低起重机安全事故发生的概率,基于径向基神经网络提出一种快速计算起重机剩余寿命的方法.以某工厂的一台桥式起重机为例,根据实际参数建立Ansys有限元模型,通过现场实测数据对模型进行修正,进行静力学分析获取疲劳核算点位置.模拟起重机运行的典型工况,将小车位置及起吊载荷作为输入层,任意点的等效应力值作为输出层训练径向基神经网络模型,通过使用训练好的径向基神经网络模型来快速获取任意点的时间应力曲线,最后基于损伤容限断裂力学法进行剩余寿命评估.结果 表明,通过利用径向基函数神经网络模型,可以实现对任意节点快速获取时间应力曲线,能够大大节省起重机现场实测的烦琐过程和大量投入,实现快速获取时间应力曲线从而计算出疲劳剩余寿命,完成桥式起重机疲劳剩余寿命估算,为起重机的长期安全使用和后期维修提供了可靠依据.     

起重机寿命评估及危险监控系统研究

针对于高温和恶劣环境工作的起重机,由于长期重负荷使用,导致设备金属结构疲劳,且存在重大安全隐患;通过采用金属结构危险点应力监测、工作过程监控记录、剩余寿命评估的方法,对起重机械进行寿命评估和危险监控,提高起重机使用的安全性。     

起重机金属结构可视化管理系统研究

通过装配有高精度解调系统的光纤光栅传感系统,并利用ANSYS软件技术对起重机金属结构进行有限元分析;引入有限元分析结果和起重机状态参数实时传输技术,实现对大型起重机重点结构部位现场应力监测;结合基于疲劳损伤累计法则,并利用高级疲劳耐久性分析和信号处理的软件编制算法准确计算与判断起重机剩余寿命;建立包含有限元参数化分析模块、状态实时监测模块、结构寿命预测模块、设备故障诊断模块、维保策略支持模块等在内的可视化软件管理平台。研制的大型起重机金属结构的可视化安全管理系统可开展国内起重机金属结构运行监控、寿命预测、故障诊断等,为政府、企业的安全监管工作提供可靠保障。     

海洋平台起重机寿命评估技术研究与应用

海洋平台起重机是重要的海洋工程装备。由于海洋环境工况恶劣,起重机安全事故时有发生,严重影响海洋石油生产和人员安全。结合国外海洋平台起重机设计规范,开展了热点应力法的应用研究,并应用热点应力法进行了海洋平台起重机的力学分析和寿命评估,数值模拟结果与使用记录推算疲劳寿命相一致,验证了热点应力法评估海洋平台起重机结构疲劳寿命的可行性。最后,在WinCC组态软件环境下开发了基于热点应力法的海洋平台起重机在线寿命评估系统,并应用于现役装备的安全监测,实用性较高。     

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。     

桥式起重机焊接箱形梁疲劳寿命新算法

桥式起重机的寿命通常由焊接箱形梁的疲劳寿命决定,在此研究了接近于实际的桥式起重机焊接箱形梁试件的疲劳寿命,得到了不同可靠度R下疲劳寿命的对数函数表达式和指数函数表达式,有助于桥式起重机主梁疲劳寿命的优化计算.     

通用门式起重机应力测试与数据处理研究

应力测试是起重机结构疲劳性能分析与剩余寿命评估的基础工作。给出了对通用门式起重机进行应力测试时的工况和载荷,阐述了起重机应力测试从布置测试点到最终数据处理的详细操作过程。对开展通用门式起重机应力测试具有重要的指导意义。     

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。     

基于等效结构应力法的T型焊接接头剩余寿命分析

针对已服役结构的剩余寿命问题,利用美国 ASME 标准中的等效结构应力法,对含初始裂纹缺陷的 T 型接头进行剩余寿命评估,利用试验数据对等效应力法求解剩余寿命进行了验证,对比了不同初始缺陷尺寸对焊接接头剩余寿命的影响.同时,基于英国 BS７９１０ 标准中的剩余寿命计算方法,得到了一阶Paris 曲线及修正后的二阶 Paris 曲线下 T 型接头的疲劳剩余寿命,将 ２ 个标准所得结果进行对比.结果表明:含有初始裂纹对 T 型接头寿命结果影响很大;基于结构应力法求解疲劳寿命时,所得结果值接近试验结果及基于 BS７９１０ 标准中得到的结果,证明该方法具有高度准确性.     

起重机金属结构疲劳寿命评估系统开发

利用VB语言和ANSYS二次开发语言APDL,开发了起重机金属结构疲劳寿命评估系统。其中,VB平台用来设计方便友好的人机交互界面,采用APDL语言开发起重机金属结构强度参数化分析模块。在结构疲劳寿命评估工具中,提供了基于Paris公式、Paris公式与Miner线性累积损伤理论相结合、热点应力法的三种不同寿命估算模型。最后以某桥式起重机桥架结构为对象,对所开发的软件工具功能进行了具体验证,结果表明该工具可以为起重机金属结构的数字化设计提供帮助。     

基于FE-SAFE对某型起重机底架疲劳寿命预估

以某型现役汽车起重机底架钢结构为研究对象,建立起重机虚拟样机模型及有限元静力学模型,分析并获得五个载荷步下的名义应力谱;基于FE-SAFE(durability analysis software for finite element models)耐久性分析软件,用多轴临界平面疲劳损伤模型,采用Brown-Miller准则建立寿命损伤模型,对底架结构的疲劳寿命进行预算。预算结果表明该型起重机底架结构工作约3 062个循环时出现肉眼可见裂纹,而其使用寿命约为70 555个工作循环。其疲劳寿命预算分析为某型现役起重机的实际设计和使用检修提供有价值的参考。     

港口起重机带裂纹结构剩余寿命评估系统的开发

为了对港口起重机带裂纹结构的安全状况进行监控,加强工作人员对起重机金属结构的现场管理,保证起重设备的完好性和低故障率,方便技术人员对设备进行维修,防止发生严重的安全事故,开发了港口起重机带裂纹结构剩余寿命评估系统,实现了对裂纹结构剩余寿命和安全巡检周期的计算。该系统简单易操作,能用于工程实际,具有较好的经济和应用价值。