基于結(jié)構(gòu)完整性理論的橋（門）式起重機(jī)箱形梁結(jié)構(gòu)安全評(píng)定方法研究.pdf

1、起重運(yùn)輸機(jī)械作為現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中不可或缺的機(jī)械裝備，在物料裝卸、搬運(yùn)、生產(chǎn)、救援和維護(hù)等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)進(jìn)一步發(fā)展，服役起重機(jī)特別是老齡化起重機(jī)數(shù)量逐年增加。一方面，隨著起重機(jī)服役年齡的增長(zhǎng)，結(jié)構(gòu)性能退化和承載能力降低，起重機(jī)可靠性和安全性無(wú)法得到保證，其結(jié)構(gòu)破壞往往都會(huì)帶來(lái)較大的財(cái)產(chǎn)損失和人身傷害;另一方面，在起重機(jī)行業(yè)和國(guó)家層面，目前我國(guó)還缺乏一套針對(duì)起重機(jī)結(jié)構(gòu)安全評(píng)定的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，質(zhì)檢部門在對(duì)起重機(jī)進(jìn)行報(bào)廢和維護(hù)評(píng)估時(shí)，

2、如果漏掉某些關(guān)鍵項(xiàng)目就可能導(dǎo)致安全事故發(fā)生。如果評(píng)估過(guò)于保守，就會(huì)導(dǎo)致起重機(jī)提前退役或報(bào)廢，造成經(jīng)濟(jì)損失和資源浪費(fèi)。因此，從結(jié)構(gòu)安全和經(jīng)濟(jì)利益的角度出發(fā)，探索一套科學(xué)合理且真正適用于含缺陷起重機(jī)結(jié)構(gòu)安全評(píng)定的流程和方法，具有重要的工程價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。
　　箱形梁作為橋（門）式起重機(jī)典型機(jī)械承載結(jié)構(gòu)，其主要的破壞形式為疲勞斷裂。由于材料和焊接等因素影響，結(jié)構(gòu)中不可避免存在微缺陷和微裂紋，這些缺陷和裂紋在工作載荷作用下，逐步擴(kuò)展而影響

3、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，最終成為潛在的安全隱患，在實(shí)際生產(chǎn)中，因結(jié)構(gòu)疲勞而引發(fā)的斷裂事故時(shí)有發(fā)生。論文以某鐵路局36t集裝箱門式起重機(jī)為研究對(duì)象，以強(qiáng)度理論、疲勞損傷、斷裂理論和可靠性理論等為基礎(chǔ)，結(jié)合英國(guó)標(biāo)BS7910《金屬結(jié)構(gòu)中缺陷驗(yàn)收評(píng)定方法導(dǎo)則》，采用理論分析和有限元模擬等手段，從含缺陷起重機(jī)箱形梁結(jié)構(gòu)強(qiáng)度退化機(jī)理、斷裂控制參數(shù)和疲勞壽命預(yù)測(cè)等方面展開(kāi)研究，探索適用于橋（門）式起重機(jī)結(jié)構(gòu)安全評(píng)定的方法和流程。本文主要工作包括:
　　(1

4、)分析服役箱形梁結(jié)構(gòu)的裂紋缺陷種類、萌生位置和擴(kuò)展機(jī)理等規(guī)律，并結(jié)合橋（門）式起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)的工作背景，總結(jié)出其焊接箱形梁結(jié)構(gòu)的性能特點(diǎn)、易存在的問(wèn)題以及其缺陷形狀、尺寸參數(shù)的工程表征規(guī)則。
　　(2)采用二級(jí)常規(guī)斷裂評(píng)定方法，對(duì)某集裝箱門式起重機(jī)箱形梁裂紋缺陷進(jìn)行了斷裂評(píng)定研究。通過(guò)建立標(biāo)準(zhǔn)裂紋模型，確定評(píng)定參數(shù)，進(jìn)行評(píng)定計(jì)算，并繪制出失效評(píng)定圖，探索適用于起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)斷裂安全評(píng)定的流程和方法。
　　(3)分別采用一階段

5、和兩階段的裂紋擴(kuò)展準(zhǔn)則，推導(dǎo)出在隨機(jī)載荷作用下箱形梁結(jié)構(gòu)的臨界裂紋尺寸，以及該結(jié)構(gòu)分別在不同裂紋初始參數(shù)、不同裂紋位置和不同裂紋擴(kuò)展規(guī)律下裂紋的擴(kuò)展壽命，并進(jìn)行比較和分析，探索適用于起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)疲勞安全評(píng)定的流程和方法。
　　(4)結(jié)合集裝箱門式起重機(jī)實(shí)際裂紋擴(kuò)展機(jī)理和整機(jī)的有限元結(jié)果，通過(guò)建立箱形梁參數(shù)化的裂紋子模型，對(duì)含缺陷箱形梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限元仿真分析，得到箱形梁下蓋板從中心裂紋擴(kuò)展至邊裂紋情況下的應(yīng)力分布情況;推算出典型工