文档介绍：桥式起重机疲劳分析优化设计(共 2609 字) 0引言桥式起重机作为工厂、铁路、港口等跨间距固定的货场的主要搬运设备,可以完成大重量货物的垂直提升和水平移动, 其中, 主梁是桥式起重机最重要的承载构件之一。在桥式起重机频繁起吊的过程中, 主梁将承受动载荷和交变载荷的反复作用, 容易下挠, 并且主梁是一种典型的焊接钢结构, 其母材与焊缝间通常会存在一定的焊接缺陷, 因此, 在使用过程中, 主梁结构上容易发生疲劳破坏。同时, 由于疲劳破坏属于脆性断裂,断裂前不会出现明显的宏观塑性变形,这就使得疲劳破坏可能在瞬间发生,从而导致灾难性事故。因此, 非常有必要对桥式起重机主梁结构的疲劳破坏现象进行分析,对易发生疲劳破坏的危险截面进行疲劳寿命估算,并采取补强措施,从而尽可能减小疲劳断裂事故的发生几率。 1桥式起重机疲劳破坏分析对于桥式起重机,其发生疲劳破坏的结构和部位主要是焊接处, 此处存在的应力集中、焊接残余应力和焊接缺陷等会造成焊缝处产生疲劳裂纹, 进而发生构件断裂。有统计表明, 约49%的疲劳破坏都发生在起重机主梁下部翼缘和腹板焊接处。 , 因此采用静态应变仪和动态应变仪测试起重机易发生疲劳破坏部位( 如主梁上下翼缘板、主梁端部主腹板等) 的应力情况, 可以判断其金属结构是否可以满足静强度和动强度的要求。以一台50t × 30m桥式起重机的桥架为例, 起吊重量为35 . 5t 。在静态测试条件下, 当重载小车在主梁跨中部位时, 主梁上下翼缘板承载的应力最大( 约22~30MPa ), 其中上翼缘板为压应力, 下翼缘板为拉应力,而拉应力是影响疲劳破坏的主要因素; 对于主梁端部主腹板, 其主应力和剪切应力接近, 但是通常材料的抗拉能力明显强于其抗剪切能力, 因此影响疲劳破坏的主要应力是剪切应力,并且在重载小车位于固定梁端时, 固定梁端主腹板的剪切应力最大(约10MPa ) 。对于静态测试下应力较大的关键测点,在起重机起吊和移动过程中, 进行动态应力测试, 以司机室侧主梁下翼缘板和主腹板为例, 下翼缘板处的拉应力在110s内经历了小—大—小的循环过程,;类似地,主腹板处经历了剪切应力循环变化, 最大剪切应力达7 . 67 MPa 。这种结构应力的循环特征, 会促进疲劳裂纹的形成和扩展,因而与金属结构的疲劳有密切关系。 、下翼缘板和主腹板一般通过焊接工艺与主梁进行连接。在焊接过程中, 焊缝处经历了不均匀的热循环变化, 从而在焊缝处产生残余应力,而这种残余应力对焊接质量的影响非常突出,容易引发裂纹, 导致焊缝强度和韧性下降。焊接残余应力的主要产生原因主要包括以下几个方面: (1)热应力:焊接部位局部急速加热到高温,焊接接收后快速冷却,形成了温度梯度,极易产生残余应力。(2)塑性变形应力:母材焊接前的轧制或拉拔等塑性变形加工, 也会产生残余应力, 并且可以与焊接的热应力进行叠加。(3)相变应力:焊接过程中,焊缝处局部高温,会引起母材和焊料的组织发生相变, 导致组织比容变化, 从而产生应力。 ,通常是从受力最大部位的缺陷处开始。一般在焊缝缺陷处(如气孔、