基于虛擬樣機(jī)的門座起重機(jī)臂架結(jié)構(gòu)疲勞損傷仿真研究.pdf

1、起重機(jī)廣泛應(yīng)用于港口碼頭、船舶制造、鐵路運(yùn)輸、冶金等領(lǐng)域的裝卸作業(yè)。隨著起重機(jī)朝大型化發(fā)展，為了減輕重量，結(jié)構(gòu)材料由過去使用的低強(qiáng)度碳素鋼逐漸開始采用高強(qiáng)度鋼，但高強(qiáng)度鋼對(duì)材料缺陷敏感，斷裂韌性較小，易發(fā)生脆性斷裂。尤其對(duì)于港口起重機(jī)，其工作條件十分繁重，載荷復(fù)雜多變，動(dòng)態(tài)性質(zhì)顯著，在使用一段時(shí)間后將出現(xiàn)裂紋，隨著裂紋擴(kuò)展將產(chǎn)生斷裂失效。相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)也表明裂紋是起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)的最主要故障，但由于港口具體條件和設(shè)備更新費(fèi)用的限制，不少老舊

2、且?guī)в辛鸭y損傷的起重機(jī)仍在港口第一線繁忙地作業(yè)，給安全生產(chǎn)帶來很大的隱患，故對(duì)起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)疲勞壽命及裂紋擴(kuò)展剩余壽命的計(jì)算很有必要性。本課題選取門座起重機(jī)關(guān)鍵部件臂架結(jié)構(gòu)作為疲勞損傷研究對(duì)象，通過建立門座起重機(jī)虛擬樣機(jī)模型獲取臂架載荷-時(shí)間歷程，利用CAE計(jì)算機(jī)技術(shù)，結(jié)合疲勞與斷裂理論對(duì)臂架結(jié)構(gòu)在仿真得到的載荷-時(shí)間歷程下進(jìn)行疲勞和裂紋擴(kuò)展仿真分析研究，同時(shí)提出提高臂架結(jié)構(gòu)疲勞強(qiáng)度措施和裂紋擴(kuò)展監(jiān)控方法及裂紋維修方法，并對(duì)裂紋維修方法

3、進(jìn)行數(shù)值模擬驗(yàn)證。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴根據(jù)門座起重機(jī)結(jié)構(gòu)形式、技術(shù)參數(shù)及作業(yè)特點(diǎn)，在動(dòng)力學(xué)仿真軟件ADAMS中建立門座起重機(jī)的剛?cè)狁詈咸摂M樣機(jī)模型，并進(jìn)行動(dòng)力學(xué)仿真，獲取臂架結(jié)構(gòu)載荷-時(shí)間歷程。同時(shí)對(duì)臂架的受力進(jìn)行解析求解，驗(yàn)證了載荷-時(shí)間歷程的準(zhǔn)確性，為臂架結(jié)構(gòu)的疲勞損傷分析提供準(zhǔn)確的載荷-時(shí)間歷程。⑵結(jié)合臂架結(jié)構(gòu)有限元靜力分析結(jié)果和臂架載荷-時(shí)間歷程，在 Fe-Safe軟件中對(duì)臂架結(jié)構(gòu)進(jìn)行疲勞仿真分析，得到臂架結(jié)構(gòu)疲勞