橋式起重機金屬結構的概率極限狀態(tài)設計法及可靠性研究.pdf

1、起重機是廣泛應用于對物料進行起重，運輸，裝卸，安裝等作業(yè)的機械設備，隨著工業(yè)的發(fā)展，起重機的需求量大增，一旦發(fā)生故障，將會造成巨大的經(jīng)濟損失甚至人員傷亡事故，起重機的可靠性問題成為國際市場上產品競爭的焦點。如何利用一種科學實用的設計方法，讓起重機在經(jīng)濟合理的條件下具有期望的可靠度是起重機金屬結構設計的關鍵。在進行結構可靠度分析時，由于實際結構的復雜性，一般難以直接得到結果。采用有限元分析法并與概率設計理論相結合，可以有效的計算出結構的可

2、靠度和失效概率。
　　傳統(tǒng)的許用應力法未能夠充分考慮抗力和載荷效應的變異性，采用單一的安全系數(shù)來保證結構的安全性，帶有主觀經(jīng)驗性。新推行的規(guī)范提出了起重機金屬結構的極限狀態(tài)設計法，極限狀態(tài)設計法以可靠性設計的一次二階矩法為基礎，通過對載荷與抗力的統(tǒng)計分析得到其分布參數(shù)，根據(jù)載荷與抗力的統(tǒng)計特征在概率分析的基礎上選取適當?shù)姆猪棸踩禂?shù)。把結構的極限狀態(tài)方程和結構的可靠指標聯(lián)系起來，在設計表達式中采用分項載荷系數(shù)與分項抗力系數(shù)來保證金

3、屬結構的可靠度，使起重機金屬結構的可靠性與經(jīng)濟性得到統(tǒng)一。
　　本文首先采用對比的方法，分析了極限狀態(tài)設計法和傳統(tǒng)的許用應力設計法的差異與聯(lián)系，結合實例證明了極限狀態(tài)法的優(yōu)越性。結合國內外的相關標準與規(guī)范，研究起重機金屬結構的極限狀態(tài)法的設計原理。以橋式起重機為例，利用 Matlab編寫一次二階矩法的計算程序，利用載荷與抗力的統(tǒng)計參數(shù)計算設計規(guī)范中隱藏的可靠指標。給出了根據(jù)目標可靠指標確定載荷分項系數(shù)與抗力分項系數(shù)的方法。

4、　　其次，本文旨在探究一種適用于橋式起重機金屬結構這樣的大型復雜結構的靜強度可靠度分析方法。分析了基于ANSYS的概率設計模塊進行可靠性計算的思路，總結出了具有工程應用價值的幾種方法及其操作過程。對某典型的橋式起重機金屬結構，考慮材料參數(shù)與荷載的隨機分布，利用APDL語言編寫用來進行仿真循環(huán)的MAC宏文件，對其可靠度進行了Monte Carlo模擬分析和響應面模擬分析，并對這兩種方法的優(yōu)缺點和適用范圍進行了分析，并結合橋式起重機金屬結構