基于結構完整性理論的橋（門）式起重機箱形梁結構安全評定方法研究.pdf

1、起重運輸機械作為現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中不可或缺的機械裝備，在物料裝卸、搬運、生產(chǎn)、救援和維護等領域應用廣泛。隨著我國社會經(jīng)濟進一步發(fā)展，服役起重機特別是老齡化起重機數(shù)量逐年增加。一方面，隨著起重機服役年齡的增長，結構性能退化和承載能力降低，起重機可靠性和安全性無法得到保證，其結構破壞往往都會帶來較大的財產(chǎn)損失和人身傷害;另一方面，在起重機行業(yè)和國家層面，目前我國還缺乏一套針對起重機結構安全評定的統(tǒng)一標準，質檢部門在對起重機進行報廢和維護評估時，

2、如果漏掉某些關鍵項目就可能導致安全事故發(fā)生。如果評估過于保守，就會導致起重機提前退役或報廢，造成經(jīng)濟損失和資源浪費。因此，從結構安全和經(jīng)濟利益的角度出發(fā)，探索一套科學合理且真正適用于含缺陷起重機結構安全評定的流程和方法，具有重要的工程價值和現(xiàn)實意義。
　　箱形梁作為橋（門）式起重機典型機械承載結構，其主要的破壞形式為疲勞斷裂。由于材料和焊接等因素影響，結構中不可避免存在微缺陷和微裂紋，這些缺陷和裂紋在工作載荷作用下，逐步擴展而影響

3、結構強度，最終成為潛在的安全隱患，在實際生產(chǎn)中，因結構疲勞而引發(fā)的斷裂事故時有發(fā)生。論文以某鐵路局36t集裝箱門式起重機為研究對象，以強度理論、疲勞損傷、斷裂理論和可靠性理論等為基礎，結合英國標BS7910《金屬結構中缺陷驗收評定方法導則》，采用理論分析和有限元模擬等手段，從含缺陷起重機箱形梁結構強度退化機理、斷裂控制參數(shù)和疲勞壽命預測等方面展開研究，探索適用于橋（門）式起重機結構安全評定的方法和流程。本文主要工作包括:
　　(1

4、)分析服役箱形梁結構的裂紋缺陷種類、萌生位置和擴展機理等規(guī)律，并結合橋（門）式起重機金屬結構的工作背景，總結出其焊接箱形梁結構的性能特點、易存在的問題以及其缺陷形狀、尺寸參數(shù)的工程表征規(guī)則。
　　(2)采用二級常規(guī)斷裂評定方法，對某集裝箱門式起重機箱形梁裂紋缺陷進行了斷裂評定研究。通過建立標準裂紋模型，確定評定參數(shù)，進行評定計算，并繪制出失效評定圖，探索適用于起重機金屬結構斷裂安全評定的流程和方法。
　　(3)分別采用一階段

5、和兩階段的裂紋擴展準則，推導出在隨機載荷作用下箱形梁結構的臨界裂紋尺寸，以及該結構分別在不同裂紋初始參數(shù)、不同裂紋位置和不同裂紋擴展規(guī)律下裂紋的擴展壽命，并進行比較和分析，探索適用于起重機金屬結構疲勞安全評定的流程和方法。
　　(4)結合集裝箱門式起重機實際裂紋擴展機理和整機的有限元結果，通過建立箱形梁參數(shù)化的裂紋子模型，對含缺陷箱形梁結構進行有限元仿真分析，得到箱形梁下蓋板從中心裂紋擴展至邊裂紋情況下的應力分布情況;推算出典型工