【摘要】： 目前,在我國(guó)大中型冶金企業(yè)中,為了方便地進(jìn)行物料的起重、搬運(yùn)和裝卸工作,采用了大量的起重機(jī),其中包含眾多橋式起重機(jī)。近年來(lái),隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展,鋼鐵產(chǎn)量不斷提高,起重機(jī)的工作也日趨繁重;隨之,一些冶金企業(yè)的重大設(shè)備頻頻發(fā)生各種事故,這些事故中,最常見(jiàn)的也是最嚴(yán)重的是以裂紋為特征的起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)的疲勞破壞。所以,研究裂紋故障的發(fā)生原因及其擴(kuò)展情況,是當(dāng)前廣大工程技術(shù)人員十分關(guān)注的問(wèn)題。起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度計(jì)算及疲勞分析是十分復(fù)雜的問(wèn)題。本文提出了一種采用有限元疲勞分析軟件MSC.FATIGUE來(lái)對(duì)橋式起重機(jī)進(jìn)行疲勞壽命估算的方法。該方法可以對(duì)現(xiàn)行在役無(wú)缺陷和有缺陷的橋式起重機(jī)進(jìn)行剩余壽命評(píng)估,確定裂紋產(chǎn)生的原因,估算剩余壽命,以便及時(shí)提出拯救措施,防止或減少災(zāi)難性結(jié)構(gòu)破壞事故的發(fā)生。該方法考慮載荷連續(xù)變化的影響,實(shí)現(xiàn)了疲勞分析過(guò)程的自動(dòng)化、集成化,減少數(shù)據(jù)的傳遞量和減少用戶計(jì)算過(guò)程引起的錯(cuò)誤。本文以武鋼二硅鋼廠75#(16t×19m)旋轉(zhuǎn)吊鉤橋式起重機(jī)為研究對(duì)象,對(duì)有較長(zhǎng)裂紋側(cè)即導(dǎo)電側(cè)主梁進(jìn)行了有限元和斷裂力學(xué)方面的深入分析研究,進(jìn)行了系統(tǒng)的安全性診斷評(píng)估。本文主要進(jìn)行了以下研究工作: 首先,提出了對(duì)橋式起重機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限元建模的簡(jiǎn)化原則和具體處理方法,找出利用MSC.PATRAN高效建立有限元模型的方法與過(guò)程,對(duì)橋式起重機(jī)主梁進(jìn)行了有限元建模,并用MSC.NASTRAN軟件計(jì)算了各工況下結(jié)構(gòu)的靜應(yīng)力值,驗(yàn)證其是否滿足靜強(qiáng)度和剛度要求,并為后面進(jìn)行疲勞壽命估算提供幾何條件。 然后,新建材料的性能數(shù)據(jù)庫(kù),采用廠方提供的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)編制適合該起重機(jī)的載荷譜塊,結(jié)合靜力分析結(jié)果,應(yīng)用MSC.FATIGUE軟件中的全壽命分析模塊分析橋式起重機(jī)主梁的理想的設(shè)計(jì)壽命。通過(guò)分析,得出制造質(zhì)量良好的主梁在近似實(shí)際情況下整體結(jié)構(gòu)的疲勞壽命分布云圖,直觀顯示出金屬結(jié)構(gòu)各個(gè)部分的疲勞壽命,使設(shè)計(jì)人員能全面了解主梁不同部位疲勞壽命的分布,為快速比較不同設(shè)計(jì)方案、疲勞性能的優(yōu)劣或改進(jìn)設(shè)計(jì)提供較直觀、全面的依據(jù)。另外,由此疲勞壽命分析確定裂紋不是設(shè)計(jì)原因造成的,根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)探傷情況和設(shè)計(jì)壽命情況確定裂紋主要由制造缺陷引發(fā),由交變應(yīng)力致使。 最后,修改主梁有限元模型,把原始制造缺陷加到模型上,再進(jìn)行靜力分析。用MSC.FATIGUE軟件中的裂紋擴(kuò)展模塊對(duì)起重機(jī)主梁進(jìn)行疲勞壽命分析,分析主梁剩余壽命,發(fā)現(xiàn)該起重機(jī)不及時(shí)維修會(huì)造成很大的危險(xiǎn),并及時(shí)提出合理的修復(fù)處理方案。理論分析與實(shí)際情況比較發(fā)現(xiàn)吻合的較好,從而證明該方法的可行性,該方法為橋式起重機(jī)的安全運(yùn)行提供了較可靠的理論依據(jù)。
【圖文】：

箱形橋架結(jié)構(gòu)圖

箱形主梁內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖
【學(xué)位授予單位】：武漢科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2006
【分類號(hào)】：TH215

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本文編號(hào)：2701408