起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)法設(shè)計(jì)研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代港口工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，港口裝卸機(jī)械作用越來(lái)越大，功能逐漸增強(qiáng)，而由于使用條件受到一定環(huán)境的限制，發(fā)生故障的機(jī)會(huì)也隨之增多，造成的后果愈加嚴(yán)重，因此可靠性問(wèn)題目漸尖銳，成為國(guó)際市場(chǎng)上產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)。產(chǎn)品的設(shè)計(jì)決定了產(chǎn)品的固有可靠性，如在設(shè)計(jì)時(shí)留下了不可靠的隱患，在產(chǎn)品制成后給予彌補(bǔ)甚至故障發(fā)生后賠償損失都要花費(fèi)成倍的代價(jià)?？煽啃栽O(shè)計(jì)就是從安全和經(jīng)濟(jì)兩方面考慮，由于載荷等因素不能準(zhǔn)確確定，把設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)(或失效概率)限制到人可接受的程度。

2、這就需要把概率論、數(shù)理統(tǒng)計(jì)、可靠性理論等學(xué)科引進(jìn)到港口裝卸機(jī)械的設(shè)計(jì)中，研究以概率統(tǒng)計(jì)作為基礎(chǔ)的港口起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法。本文把載荷、材料性質(zhì)、構(gòu)件實(shí)際尺寸等均看作基于某種概率分布的統(tǒng)計(jì)量，通過(guò)大量調(diào)查得到各基本變量的分布概型及參數(shù)，然后應(yīng)用概率論可靠性知識(shí)，計(jì)算失效的概率，來(lái)評(píng)估港口機(jī)械金屬結(jié)構(gòu)的安全度。綜合考慮了各種情況的極限設(shè)計(jì)方法，可以使結(jié)構(gòu)可靠性以及經(jīng)濟(jì)性(用料省、重量輕、易于制造、運(yùn)輸和安裝、建造工期短、造價(jià)低和便

3、于今后的維修與保養(yǎng)等)得到統(tǒng)一。 本文借鑒我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)法設(shè)計(jì)原理及方法，以及國(guó)內(nèi)外的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范等，研究起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)理論，建立起金屬結(jié)構(gòu)可靠度的計(jì)算，受載情況、材料性能以及結(jié)構(gòu)抗力的統(tǒng)計(jì)分析，目標(biāo)可靠指標(biāo)的確定等一套完整計(jì)算方法。一方面探索港口起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)應(yīng)用極限狀態(tài)法的實(shí)用設(shè)計(jì)方法，包括載荷分項(xiàng)系數(shù)、結(jié)構(gòu)抗力分項(xiàng)系數(shù)、結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)等的確定方法，并以一臺(tái)廠家實(shí)際產(chǎn)品的金屬結(jié)構(gòu)為例，分別采用許用應(yīng)力法

4、、以及國(guó)內(nèi)外不同規(guī)范中極限狀態(tài)法進(jìn)行設(shè)計(jì)，并對(duì)強(qiáng)度、靜態(tài)剛度、動(dòng)態(tài)剛度、壓桿穩(wěn)定、板的穩(wěn)定性、疲勞分別進(jìn)行校核，在強(qiáng)度、穩(wěn)定性、疲勞指標(biāo)均達(dá)到允許指標(biāo)的90％以上時(shí)，列出結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。另一方面本文以一次二階矩方法為基礎(chǔ)，結(jié)合工廠和用戶經(jīng)驗(yàn)，以實(shí)例為基礎(chǔ)，從原理開(kāi)始推導(dǎo)，并按照驗(yàn)算點(diǎn)法借助matlab程序給出在最危險(xiǎn)工況某一目標(biāo)可靠指標(biāo)下的各系數(shù)的建議值，以此設(shè)計(jì)得到一組新的結(jié)構(gòu)參數(shù)，結(jié)合ANSYS軟件中的概率設(shè)計(jì)分析PDS部分，分別

5、對(duì)以上幾組結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行強(qiáng)度、靜動(dòng)態(tài)剛度、穩(wěn)定性和疲勞的全面校核，通過(guò)數(shù)據(jù)分析得出了規(guī)范中推薦的安全度水平和暴露的問(wèn)題，并對(duì)我國(guó)的港口起重機(jī)設(shè)計(jì)和制造提出了一些建議，為一些比較大型的港口機(jī)械企業(yè)提供了一種新的概率設(shè)計(jì)方法以供參考。 另外，本論文的最終目的是為工程實(shí)際應(yīng)用服務(wù)，我衷心的希望我的研究能夠?qū)ξ覈?guó)起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范推廣應(yīng)用和今后的修訂以及其它機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)有所幫助和參考，以此提高機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)質(zhì)量和可靠性，真正實(shí)現(xiàn)其現(xiàn)實(shí)的工程