起重機金屬結構極限狀態(tài)法設計研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代港口工業(yè)技術的發(fā)展，港口裝卸機械作用越來越大，功能逐漸增強，而由于使用條件受到一定環(huán)境的限制，發(fā)生故障的機會也隨之增多，造成的后果愈加嚴重，因此可靠性問題目漸尖銳，成為國際市場上產(chǎn)品競爭的焦點。產(chǎn)品的設計決定了產(chǎn)品的固有可靠性，如在設計時留下了不可靠的隱患，在產(chǎn)品制成后給予彌補甚至故障發(fā)生后賠償損失都要花費成倍的代價?？煽啃栽O計就是從安全和經(jīng)濟兩方面考慮，由于載荷等因素不能準確確定，把設計風險(或失效概率)限制到人可接受的程度。

2、這就需要把概率論、數(shù)理統(tǒng)計、可靠性理論等學科引進到港口裝卸機械的設計中，研究以概率統(tǒng)計作為基礎的港口起重機金屬結構的極限狀態(tài)設計法。本文把載荷、材料性質(zhì)、構件實際尺寸等均看作基于某種概率分布的統(tǒng)計量，通過大量調(diào)查得到各基本變量的分布概型及參數(shù)，然后應用概率論可靠性知識，計算失效的概率，來評估港口機械金屬結構的安全度。綜合考慮了各種情況的極限設計方法，可以使結構可靠性以及經(jīng)濟性(用料省、重量輕、易于制造、運輸和安裝、建造工期短、造價低和便

3、于今后的維修與保養(yǎng)等)得到統(tǒng)一。 本文借鑒我國鋼結構的極限狀態(tài)法設計原理及方法，以及國內(nèi)外的相關標準、規(guī)范等，研究起重機金屬結構的極限狀態(tài)設計理論，建立起金屬結構可靠度的計算，受載情況、材料性能以及結構抗力的統(tǒng)計分析，目標可靠指標的確定等一套完整計算方法。一方面探索港口起重機金屬結構應用極限狀態(tài)法的實用設計方法，包括載荷分項系數(shù)、結構抗力分項系數(shù)、結構重要性系數(shù)等的確定方法，并以一臺廠家實際產(chǎn)品的金屬結構為例，分別采用許用應力法

4、、以及國內(nèi)外不同規(guī)范中極限狀態(tài)法進行設計，并對強度、靜態(tài)剛度、動態(tài)剛度、壓桿穩(wěn)定、板的穩(wěn)定性、疲勞分別進行校核，在強度、穩(wěn)定性、疲勞指標均達到允許指標的90％以上時，列出結果進行對比分析。另一方面本文以一次二階矩方法為基礎，結合工廠和用戶經(jīng)驗，以實例為基礎，從原理開始推導，并按照驗算點法借助matlab程序給出在最危險工況某一目標可靠指標下的各系數(shù)的建議值，以此設計得到一組新的結構參數(shù)，結合ANSYS軟件中的概率設計分析PDS部分，分別

5、對以上幾組結構參數(shù)進行強度、靜動態(tài)剛度、穩(wěn)定性和疲勞的全面校核，通過數(shù)據(jù)分析得出了規(guī)范中推薦的安全度水平和暴露的問題，并對我國的港口起重機設計和制造提出了一些建議，為一些比較大型的港口機械企業(yè)提供了一種新的概率設計方法以供參考。 另外，本論文的最終目的是為工程實際應用服務，我衷心的希望我的研究能夠?qū)ξ覈鹬貦C設計規(guī)范推廣應用和今后的修訂以及其它機械結構的設計有所幫助和參考，以此提高機械結構的設計質(zhì)量和可靠性，真正實現(xiàn)其現(xiàn)實的工程