基于等效結(jié)構(gòu)應(yīng)力法的起重機(jī)箱形主梁疲勞壽命分析.pdf

1、起重機(jī)是最為常用和重要的特種設(shè)備，主要是由大型板材通過焊接而成的箱形結(jié)構(gòu)，因此焊接結(jié)構(gòu)的疲勞失效形式在很大程度上就決定了起重機(jī)結(jié)構(gòu)的失效。受到焊接過程中的各種不確定性因素的影響，在焊接結(jié)構(gòu)的焊縫位置難免會存在一定的焊接缺陷（氣孔、夾渣、未熔透等）和應(yīng)力集中現(xiàn)象，所以疲勞失效也往往主要發(fā)生在焊縫位置。
　　焊縫處的節(jié)點(diǎn)應(yīng)力奇異，使用傳統(tǒng)有限元法分析得到的焊縫位置的應(yīng)力，其結(jié)果對有限單元網(wǎng)格尺寸和類型相當(dāng)敏感，故而難以計(jì)算出符合工程實(shí)

2、際的應(yīng)力結(jié)果，對結(jié)構(gòu)的疲勞壽命預(yù)測造成困難。為了能夠合理有效地評估起重機(jī)結(jié)構(gòu)的疲勞失效性能，本文首先對結(jié)構(gòu)疲勞壽命分析的研究背景及國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了概述和總結(jié)，并且通過對比分析現(xiàn)有評估方法中存在的一些問題，確定本課題研究的方法:基于網(wǎng)格不敏感結(jié)構(gòu)應(yīng)力和主S-N曲線法（等效結(jié)構(gòu)應(yīng)力法）來預(yù)測起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)的疲勞壽命。其次，為了有效應(yīng)用等效結(jié)構(gòu)應(yīng)力法，文中重點(diǎn)對其理論進(jìn)行了整理，并結(jié)合現(xiàn)有知識對該方法中的重要公式進(jìn)行了理論推導(dǎo)。接著根據(jù)起

3、重機(jī)的疲勞失效形式，確定以某廠生產(chǎn)的最大額定起升重量為50噸，跨度為31.5米的橋式起重機(jī)箱形主梁為分析對象，采用有限元方法對其進(jìn)行靜態(tài)分析，結(jié)果表明該起重機(jī)主梁結(jié)構(gòu)的靜強(qiáng)度和剛度都符合設(shè)計(jì)要求。接著，對比靜態(tài)分析結(jié)果與試驗(yàn)測試結(jié)果，驗(yàn)證了力學(xué)模型簡化、建模方式的正確性以及分析結(jié)果的可靠性。以結(jié)構(gòu)靜態(tài)分析為基礎(chǔ)確定危險(xiǎn)焊縫位置，采用“殼到實(shí)體”有限元子模型分析技術(shù)建立了關(guān)鍵位置處包含焊縫細(xì)節(jié)的子模型，并對其進(jìn)行靜力分析。隨后，對疲勞主S