發(fā)布時間：2020-06-07 12:20

【摘要】： 目前,在我國大中型冶金企業(yè)中,為了方便地進行物料的起重、搬運和裝卸工作,采用了大量的起重機,其中包含眾多橋式起重機。近年來,隨著國民經(jīng)濟的高速發(fā)展,鋼鐵產量不斷提高,起重機的工作也日趨繁重;隨之,一些冶金企業(yè)的重大設備頻頻發(fā)生各種事故,這些事故中,最常見的也是最嚴重的是以裂紋為特征的起重機金屬結構的疲勞破壞。所以,研究裂紋故障的發(fā)生原因及其擴展情況,是當前廣大工程技術人員十分關注的問題。起重機金屬結構的強度計算及疲勞分析是十分復雜的問題。本文提出了一種采用有限元疲勞分析軟件MSC.FATIGUE來對橋式起重機進行疲勞壽命估算的方法。該方法可以對現(xiàn)行在役無缺陷和有缺陷的橋式起重機進行剩余壽命評估,確定裂紋產生的原因,估算剩余壽命,以便及時提出拯救措施,防止或減少災難性結構破壞事故的發(fā)生。該方法考慮載荷連續(xù)變化的影響,實現(xiàn)了疲勞分析過程的自動化、集成化,減少數(shù)據(jù)的傳遞量和減少用戶計算過程引起的錯誤。本文以武鋼二硅鋼廠75#(16t×19m)旋轉吊鉤橋式起重機為研究對象,對有較長裂紋側即導電側主梁進行了有限元和斷裂力學方面的深入分析研究,進行了系統(tǒng)的安全性診斷評估。本文主要進行了以下研究工作: 首先,提出了對橋式起重機結構進行有限元建模的簡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程,對橋式起重機主梁進行了有限元建模,并用MSC.NASTRAN軟件計算了各工況下結構的靜應力值,驗證其是否滿足靜強度和剛度要求,并為后面進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,采用廠方提供的現(xiàn)場數(shù)據(jù)編制適合該起重機的載荷譜塊,結合靜力分析結果,應用MSC.FATIGUE軟件中的全壽命分析模塊分析橋式起重機主梁的理想的設計壽命。通過分析,得出制造質量良好的主梁在近似實際情況下整體結構的疲勞壽命分布云圖,直觀顯示出金屬結構各個部分的疲勞壽命,使設計人員能全面了解主梁不同部位疲勞壽命的分布,為快速比較不同設計方案、疲勞性能的優(yōu)劣或改進設計提供較直觀、全面的依據(jù)。另外,由此疲勞壽命分析確定裂紋不是設計原因造成的,根據(jù)現(xiàn)場探傷情況和設計壽命情況確定裂紋主要由制造缺陷引發(fā),由交變應力致使。 最后,修改主梁有限元模型,把原始制造缺陷加到模型上,再進行靜力分析。用MSC.FATIGUE軟件中的裂紋擴展模塊對起重機主梁進行疲勞壽命分析,分析主梁剩余壽命,發(fā)現(xiàn)該起重機不及時維修會造成很大的危險,并及時提出合理的修復處理方案。理論分析與實際情況比較發(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的安全運行提供了較可靠的理論依據(jù)。
【圖文】：

箱形橋架結構圖

箱形主梁內部結構圖
【學位授予單位】：武漢科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2006
【分類號】：TH215

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本文編號：2701408