在役鋼結(jié)構(gòu)吊車梁可靠性分析與剩余疲勞壽命研究.pdf

1、本文以包頭鋼鐵集團薄板坯連鑄連軋廠二煉鋼主廠房吊車梁檢測為工程背景,通過現(xiàn)場實驗數(shù)據(jù)采集,結(jié)合理論分析、設(shè)計驗算、軟件模擬及疲勞分析與計算,對目標(biāo)吊車梁進行了綜合研究,具體研究工作如下:
　　1、研究吊車梁系統(tǒng)的常見缺陷與破損類型。吊車梁系統(tǒng)的設(shè)計缺陷、違規(guī)施工及使用、管理維護不到位等因素極易致使在役鋼吊車梁損傷失效。對承受交變荷載的焊接工形吊車梁,復(fù)雜應(yīng)力作用下初始缺陷處形成的應(yīng)力集中所產(chǎn)生的疲勞是導(dǎo)致其上翼緣與腹板交接的上部區(qū)

2、域極早出現(xiàn)損傷失效的最主要原因。
　　2、本文研究的實際工程是從美國加州鋼廠購買的二手廠房,無詳細的設(shè)計資料。根據(jù)現(xiàn)場實測結(jié)果,論文對目標(biāo)吊車梁的強度、穩(wěn)定性、疲勞應(yīng)力幅及變形等進行驗算,結(jié)果顯示其受力性能滿足現(xiàn)行規(guī)范要求。
　　3、將ANSYS13.0軟件引用到目標(biāo)吊車梁實際受力狀態(tài)的模擬和疲勞計算與損傷統(tǒng)計之中。結(jié)果顯示其上、下翼緣的最大正應(yīng)力分別為229N/mm2和184N/mm2,支座處的剪應(yīng)力為53.1N/mm2,

3、與按規(guī)范算值相比最大誤差為7.3％,誤差率在允許的范圍之內(nèi),且從應(yīng)力云圖可以看出,吊車梁上部區(qū)域有很高的應(yīng)力集中;根據(jù)其疲勞計算與損傷統(tǒng)計結(jié)果,分析位置的應(yīng)力幅值分別為131.63MPa、71.387MPa、12.139MPa,疲勞壽命分別為64.809?10次、71.146?10次、71.3?10次,在已用的61.53?10次循環(huán)后的損傷率分別為0.31817、0.13349和0.11769,因此可以看出吊車梁的上翼緣與腹板交接位置應(yīng)

4、力幅值和損傷率最大、疲勞壽命最小,而對于逐漸遠離上翼緣的腹板位置應(yīng)力幅值和損傷率依次減小,疲勞壽命依次增大。
　　4、詳細分析了目前國內(nèi)外用于疲勞計算各種方法的計算原理、適用范圍、優(yōu)點與不足,將概率統(tǒng)計引入到斷裂力學(xué)之中,對目標(biāo)吊車梁進行了疲勞壽命計算。冶金廠房中的吊車梁受力極其復(fù)雜,不確定因素眾多,因此斷裂力學(xué)用于在役鋼吊車梁的疲勞計算時各參數(shù)并不是常量,將這些參數(shù)看成符合正態(tài)分布的統(tǒng)計變量并用于目標(biāo)吊車梁的疲勞計算,算得最大失