巨型浮式起重機金屬結構的疲勞斷裂特性研究.pdf

1、浮式起重機(簡稱浮吊)通常受海上工況復雜，載荷變化無規(guī)律，風浪流載荷耦合機理復雜等因素影響，要求其作業(yè)平穩(wěn)性、可靠性較高。作為浮吊最主要的工作部分——主臂架，擔負著為起吊的重物提供支撐并保證將重物安全起吊至目標點的功能。因此對主臂架的安全可靠性分析是整個浮吊的重心之處。本文采用有限元方法通過整機建模、子結構建模、局部建模逐次將臂架的最危險點鎖定，并針對這些危險點進行疲勞裂紋擴展分析。 本文首先對振華港機7500t浮吊的船上部分進

2、行整機建模分析，綜合考慮了波浪、風載、作業(yè)方式等因素對整機結構的影響，最終形成了一套適用于此次浮吊的全面及系統(tǒng)的分析方案。對該浮吊的57種工況下進行了靜態(tài)分析，并對仿真結果與現(xiàn)場測試結果進行匹配分析，在確定仿真結果合理的基礎上將全部工況下的計算結果進行總結，從而首先將子結構的目標對象鎖定于臂架上的6處應力敏感區(qū)域。 在整機分析的基礎上，提取了子結構的載荷信息，并重建子結構的實體單元模型進行仿真，通過對臂架單肢上的3處敏感區(qū)域的計

3、算分析，最終將一些潛在的疲勞危險點鎖定。由于計算裂紋擴展過程需要多次迭代計算，為了提高計算效率，針對這些潛在的危險點又進行局部建模。 本文采用目前唯一一種可進行3D裂紋擴展仿真的軟件Zencrack進行計算。緊密結合該浮吊的結構特點，最終確立了適應于此次分析的大裂紋塊與過渡單元相結合的方法，采用位移法計算應力強度因子，以及向前預測器的積分方案對潛在危險點的裂紋擴展進行模擬。 由于該浮吊的作業(yè)方式多樣化，以及海上環(huán)境的復雜