發(fā)布時(shí)間：2018-01-10 13:41

  本文關(guān)鍵詞：恒幅載荷下橋式起重機(jī)疲勞斷裂壽命的特性研究　出處：《太原科技大學(xué)》2016年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

  更多相關(guān)文章： 橋式起重機(jī) CT試驗(yàn) 有限元分析 疲勞斷裂

【摘要】：橋式起重機(jī)在現(xiàn)代社會建設(shè)中扮演著非常重要的角色,是經(jīng)濟(jì)建設(shè)各部門應(yīng)用非常廣泛的一類特種設(shè)備。同時(shí),橋式起重機(jī)失效引起的事故也越來越受到人們的關(guān)注。在所有的失效類型中,最主要的是橋式起重機(jī)主梁的疲勞斷裂。應(yīng)用斷裂力學(xué)法研究疲勞斷裂問題時(shí),一般將裂紋擴(kuò)展相關(guān)參數(shù)定為近似值,所求的裂紋擴(kuò)展壽命就是確定的。但在實(shí)際情況中,由于材料屬性、結(jié)構(gòu)尺寸、初始裂紋尺寸、使用環(huán)境等參數(shù)的隨機(jī)性,使得橋式起重機(jī)疲勞壽命計(jì)算成為一個復(fù)雜的統(tǒng)計(jì)問題,目前的評估方法精度有待進(jìn)一步提高。針對以上的問題,本文采用了CT試驗(yàn)、Matlab數(shù)值模擬方法和Ansys參數(shù)化建模分析對恒幅載荷下橋式起重機(jī)疲勞斷裂壽命特性進(jìn)行了研究。首先,通過CT試驗(yàn)對疲勞參數(shù)進(jìn)行研究,確定了Q235試件的a-N曲線,根據(jù)割線法和最小二乘法,確定常溫下疲勞裂紋擴(kuò)展速率參數(shù)C,m的隨機(jī)分布特性。其次,以Matlab軟件為平臺,建立疲勞裂紋擴(kuò)展三階段的模型,把裂紋過程分為表面裂紋、中心裂紋和邊緣裂紋。利用CT試驗(yàn)研究中得到的C,m的隨機(jī)特性結(jié)果,采用Monte-Carlo隨機(jī)抽樣的方法對橋式起重機(jī)腹板—橫隔板焊縫處裂紋擴(kuò)展三階段的壽命特性及其影響因素進(jìn)行了概率統(tǒng)計(jì)分析。研究表明,表面裂紋初始深度的期望對最終壽命的評估有很大的影響,并且表面裂紋擴(kuò)展所用的時(shí)間在疲勞裂紋擴(kuò)展總壽命中所占的百分比很大,尤其在板厚較大時(shí),經(jīng)歷了表面裂紋到穿透后就可認(rèn)為達(dá)到結(jié)構(gòu)破壞,而可忽略穿透型裂紋擴(kuò)展時(shí)間。最后,以Ansys軟件為平臺,對橋式起重機(jī)整機(jī)進(jìn)行分析,確定了橋式起重機(jī)最容易產(chǎn)生裂紋的位置。并提出基于Paris公式的Ansys有限元壽命評估方法,應(yīng)用APDL語言建立腹板—下翼緣板處的參數(shù)化模型,模擬橋式起重機(jī)實(shí)際工況及裂紋擴(kuò)展過程,并對恒幅載荷下橋式起重機(jī)疲勞裂紋擴(kuò)展壽命進(jìn)行了評估;另外,采用Ansys軟件提供的相互作用積分法來計(jì)算應(yīng)力強(qiáng)度因子,有效地?cái)M合了橋式起重機(jī)恒幅載荷下的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)-裂紋尺寸關(guān)系,符合裂紋擴(kuò)展的規(guī)律,提高了疲勞壽命計(jì)算的精確性。
[Abstract]:Bridge crane plays a very important role in the construction of modern society. It is a kind of special equipment which is widely used in various departments of economic construction. The accidents caused by bridge crane failure are paid more and more attention. Among all the failure types, the most important one is the fatigue fracture of the main girder of bridge crane. When the fracture mechanics method is used to study the fatigue fracture problem. The relevant parameters of crack propagation are generally defined as approximate values, and the crack growth life is determined. However, in practice, due to the properties of the material, the structure size, the initial crack size. Because of the randomness of the parameters such as environment, the calculation of fatigue life of bridge crane becomes a complicated statistical problem. The accuracy of the present evaluation method needs to be further improved. In this paper, the fatigue fracture life characteristics of bridge crane under constant amplitude load are studied by using CT test Matlab numerical simulation method and Ansys parametric modeling analysis. The a-N curve of Q235 specimen was determined by CT test, and the fatigue crack growth rate parameter C at room temperature was determined by Secant method and least Square method. Secondly, based on Matlab software, a three-stage model of fatigue crack propagation is established, and the crack process is divided into surface cracks. Central crack and edge crack. Random characteristic results of Cumm obtained from CT test are used. The probabilistic statistical analysis of the life characteristics and its influencing factors of the crack propagation at the weld seam of the web plate of the bridge crane is carried out by using Monte-Carlo random sampling method. The expectation of the initial depth of the surface crack has a great influence on the evaluation of the final life, and the time of the surface crack growth takes a large percentage of the total life of the fatigue crack growth, especially when the plate thickness is larger. After the surface crack to penetrate, the structure can be destroyed, but the crack propagation time can be neglected. Finally, using Ansys software as the platform, the analysis of the bridge crane machine is carried out. The location where cracks are most likely to occur in bridge cranes is determined, and the Ansys finite element life evaluation method based on Paris formula is proposed. The parametric model of web and lower flange plate is established by using APDL language to simulate the actual working conditions and crack growth process of bridge crane, and the fatigue crack propagation life of bridge crane under constant amplitude load is evaluated. In addition, the interaction integration method provided by Ansys software is used to calculate the stress intensity factor, and the relationship between the number of stress cycles and the crack size under constant amplitude load of bridge crane is fitted effectively. In accordance with the law of crack growth, the accuracy of fatigue life calculation is improved.
【學(xué)位授予單位】：太原科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TH215

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本文編號：1405508