文档介绍：武汉科技大学摘要起重机作为国家规定的特种设备之一,其安全使用历来受到高度的重视。但由于各方面的原因,其事故频发的现象仍然存在。这些事故中,最常见的也是最严重的是以裂纹为特征的起重机金属结构故障。实践证明,起重机的结构破坏一般起源于危险截面局部焊缝缺陷的疲劳扩展,因此,对裂纹故障的发生原因及其扩展规律进行研究,对于预防疲劳断裂事故的发生,指导产品的设计、制造、检验和管理都具有重要意义。起重机金属结构的强度计算及疲劳分析是十分复杂的问题,在目前已有的各种分析方法中。基于有限元和断裂力学理论的方法迄今被认为较为合理和有效。本文以马钢第二钢轧总厂×桥式起重机为研究对象,分析其端梁腹板拐角处裂纹的成因及扩展规律。本文利用大型有限元软件云鹬鼗辛擞邢拊=:途擦ρХ治觯⒔岷有限元疲劳分析软件瓼和断裂力学理论对该起重机进行结构性能评估和桥架剩余寿命的估算,另外,对故障部位裂纹扩展情况也进行了描述。本文首先对该起重机桥架结构进行有限元建模,模拟实际情况,通过四种工况对桥架结构进行有限元静力学分析,从而对该类桥架结构的力学性能作出详细分析,找出结构的然后运用瓼软件中的全寿命分析模块分析该起重机桥架的理想的设计寿命。通过分析,得出无制造缺陷的桥架结构在近似实际情况下的疲劳寿命分布云图,直观显示出金属结构各个部分的疲劳寿命,使设计人员能全面了解桥架不同部位疲劳寿命的分布,为快速比较不同设计方案、疲劳性能的优劣或改进设计提供较直观、全面的依据。最后,本文采用线弹性断裂力学方法,对该起重机端梁故障部位的疲劳扩展寿命进行了估算,计算并绘制出端梁腹板裂纹的扩展与该起重机循环周期的曲线图,解释了该类型起重机端梁腹板初始缺陷的存在,得到裂纹扩展的规律。通过与实际情况的比较,发现对该起重机桥架力学性能分析的结果是可信的,也说明本文的方法具有重要的工程实用意义。本文提出了修复处理意见及设计修改意见,并分别再次进行了计算,证明了两种方案都是行之有效的。我们的分析为该类桥式起重机结构的关键词:起重机;疲劳寿命;端梁;有限元;断裂力学硕士学位论文第薄弱环节,并提出可行的改进意见。安全运行和修复处理提供了重要的理论依据。
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武汉科技大学第一章绪论全寿命取决于其金属结构的疲劳强度。所以对起重机主要金属结构——桥架结构的研究是劳试验及数据统计分析之有关术语的标准定义”中所作的定义为:在某点或第本文研究的意义起重机作为国家规定的特种设备之一,其安全使用历来受到高度的重视。但由于各方面的原因,其事故频发的现象仍然存在。一旦发生事故,往往机毁人亡,后果严重。而金属结构是各类桥式起重机重要构成部分,作为整台起重机的骨架,可以认为,起重机的安非常必要的。由于起重机的桥架是典型的焊接结构,所以难免会有气孔、夹渣、未熔合等缺陷。这些缺陷在载荷的作用下,经过多次循环,逐渐扩展,往往导致结构的疲劳断裂失效【俊J导幸丫⑾郑ぷ鞣敝氐钠鹬鼗谑褂眉改旰螅浣鹗艚峁钩3T诮洗笥α中处、焊接热应力影响区域或焊接缺陷处发生肉眼可见的宏观裂纹,并扩展成严重影响安全的危险裂纹【【浚煌保鼻捌鹬鼗姆⒄骨魇浦皇谴蠖治弧⒋罂缍取⒋蟾叨群透咚度,由于测试手段和计算机技术的发展,新的设计方法和新材料的应用,使起重机金属结构在进一步提高承载能力的同时,减少静强度储备,相应地减轻自重,降低成本【俊U庑因素都使得起重机金属结构疲劳设计愈显重要。因此,采用正确、合理的方法对金属结构进行疲劳设计,对于指导起重机的设计、制造、使用和维护,预防疲劳断裂事故的发生具本课题的意义在于:以有限元法和断裂力学理论为基础,以先进的计算机软件为工具,对桥架整体结构的力学性能做出评价,分析其在实际工作环境下的寿命,解释结构开裂原因,将桥架结构的疲劳寿命分布直观地呈现在人们面前,让设计方更精确、更方便地评估和改进起重机的设计方案;将理论与实际紧密地结合起来,优化结构,改善性能;同时,让使用方清楚地了解设备故障产生的原因,有利于他们在桥式起重机服役期间采取更有针对性的操作和维修方式,确定故障的整改方案,从而保证设备鲁T诵校映ど璞甘褂檬国内外研究现状分析人们认识和研究疲劳问题,已经有甑睦贰T诓恍傅靥骄坎牧嫌虢峁蛊@桶旅的实践中,对疲劳的认识不断地得到修正和深化。美国试验与材料协会在“疲某些点承受扰动应力,且在足够多的循环扰动作用之后形成裂纹或完全断裂时,,用来校核其可靠性。年,,并注意到机器部件存在应力集中的的进行了一系