冶金橋式起重機(jī)靜動(dòng)態(tài)特性和疲勞壽命分析.pdf

1、隨著鋼鐵行業(yè)的迅速發(fā)展，冶金專用起重機(jī)的需求越來越大，對(duì)其結(jié)構(gòu)和性能要求也越來越高。冶金橋式起重機(jī)是鋼鐵廠最主要的設(shè)備之一，在其頻繁地使用過程中，其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、疲勞強(qiáng)度和可靠性水平均隨著使用年限的增加而降低。特別是，在循環(huán)的交變動(dòng)載荷的作用下，起重機(jī)的金屬結(jié)構(gòu)可能出現(xiàn)裂紋并發(fā)生擴(kuò)展，最終導(dǎo)致起重機(jī)的金屬結(jié)構(gòu)的突然斷裂破壞。當(dāng)前，我國(guó)對(duì)起重機(jī)的報(bào)廢年限還缺乏強(qiáng)制性的標(biāo)準(zhǔn)，且冶金專用起重機(jī)的造價(jià)較高，許多起重機(jī)已經(jīng)達(dá)到甚至超過了設(shè)計(jì)使用年限，

2、卻仍然還在使用，造成了很大的安全隱患。因此，對(duì)服役周期長(zhǎng)、負(fù)荷量大和使用頻率高的冶金橋式起重機(jī)進(jìn)行應(yīng)力測(cè)試、靜態(tài)特性、動(dòng)態(tài)特性和疲勞壽命分析，顯得十分必要。
　　 如果采用傳統(tǒng)的力學(xué)計(jì)算方法對(duì)起重機(jī)進(jìn)行研究，往往需要簡(jiǎn)化或估計(jì)相關(guān)參數(shù)，勢(shì)必造成計(jì)算結(jié)果的不準(zhǔn)確。為此，本文應(yīng)用ANSYS有限元分析軟件對(duì)200t×20m冶金橋式起重機(jī)的橋架結(jié)構(gòu)的靜態(tài)特性、動(dòng)態(tài)特性(模態(tài)分析、諧響應(yīng)分析和瞬態(tài)分析)和疲勞壽命特性進(jìn)行模擬仿真與分析，以

3、期為起重機(jī)的設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)和管理提供有益的參考。
　　 通過對(duì)起重機(jī)橋架結(jié)構(gòu)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試和靜態(tài)特性分析，對(duì)橋架結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分布狀態(tài)有了全面的了解，獲得了橋架結(jié)構(gòu)的危險(xiǎn)部位的應(yīng)力水平和靜剛度等指標(biāo)。
　　 通過對(duì)起重機(jī)橋架結(jié)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)態(tài)特性分析，編寫了模態(tài)分析、諧響應(yīng)分析和瞬態(tài)分析的ANSYS參數(shù)化設(shè)計(jì)語言(ANSYS Parameter Design Language，APDL)。通過模態(tài)分析，提取了起重機(jī)前10階固有頻率

4、及其所對(duì)應(yīng)的振型圖，并進(jìn)行了動(dòng)剛度校核；通過諧響應(yīng)分析，分析了起重機(jī)在受外界激勵(lì)作用時(shí)各階頻率下的變形情況；通過瞬態(tài)分析，獲得了起重機(jī)的小車在橋架跨中位置起吊鋼包時(shí)的動(dòng)力響應(yīng)，包括橋架(主梁)結(jié)構(gòu)跨中部位的Y向位移、Y向速度和Y向加速度的時(shí)間歷程曲線。
　　 應(yīng)用有限元分析、損傷容限設(shè)計(jì)和斷裂力學(xué)對(duì)起重機(jī)進(jìn)行了疲勞壽命分析。根據(jù)Paris公式計(jì)算了起重機(jī)北主梁下蓋板的跨中部位的疲勞壽命，并討論了Paris公式中參數(shù)的改變對(duì)起重機(jī)