【摘要】：隨著經濟建設的快速發(fā)展,塔機以其起重量大、作業(yè)空間范圍廣、工作效率高等優(yōu)點被廣泛應用于工程中。近年來塔機安全事故頻繁發(fā)生,事故原因多為結構突然破壞失去承載能力。在塔機使用過程中對其進行結構健康監(jiān)測和壽命評估可有效防止事故發(fā)生。由于塔機結構和工況較為復雜,現(xiàn)有研究成果應用在工程實際中存在監(jiān)測數(shù)據(jù)量大、普遍適用性較差、工作效率較低等問題。本文以水平臂式塔機為研究對象,在監(jiān)測部分桿件內力的基礎上,結合建立的工作外載荷計算模型、動力學模型、壽命評估模型實現(xiàn)對反映塔機結構健康的超載情況、整機工作穩(wěn)定性、強度和疲勞壽命指標進行實時評估,為工程應用提供理論基礎。基于對塔機不同工況下工作特點與受載形式的分析,明確了塔機結構健康監(jiān)測中所需得到的工作外載荷。分別在起升回轉平面對吊臂和平衡臂進行受力分析,得到工作外載荷計算模型,并確定了所需監(jiān)測桿件的具體位置。分析確定了塔機結構健康的指標,確定了塔機結構健康的評估方法。應用QT15型塔機的ANSYS分析結果對工作外載荷計算模型的正確性進行了驗證�；谒奖凼剿䴔C的結構特點,將格構式結構等效為實腹式,應用模態(tài)綜合法分別在起升和回轉平面建立了縮減自由度的簡化動力學方程。將工作外載荷等效到單元節(jié)點上,應用模態(tài)疊加法對動力學方程進行求解。通過得到單元節(jié)點響應,計算得單元節(jié)點載荷,計算得到塔機結構的應力響應。應用QT15型塔機的ANSYS分析結果對動力模型的正確性進行了驗證。對基于名義應力法對塔機進行壽命評估的方法進行了詳細分析。采用雨流計數(shù)法提取應力響應的實際工作循環(huán)次數(shù),結合構件的S-N曲線并應用線性疲勞累積損傷理論計算危險位置的疲勞損傷。對塔機疲勞損傷影響因素進行分析,以起升、變幅、回轉和卸載循環(huán)系數(shù)表示疲勞損傷與運行參數(shù)的關系,進一步提出了基于塔機運行參數(shù)的壽命評估方法。建立了QT15型塔機基于運行參數(shù)的壽命評估模型,分析起升質量、工作幅度等運行參數(shù)對塔身主弦桿疲勞損傷的影響�；赒T15型塔機進行實驗設計與分析,根據(jù)工作外載荷監(jiān)測策略布置應變片實現(xiàn)工作外載荷的計算,驗證了工作外載荷監(jiān)測策略的正確性和實際可行性。在塔身主弦桿根部布置應變片,提取不同工況下的應力響應與簡化模型計算結果對比,驗證了簡化動力學模型的正確性。分別基于名義應力法和運行參數(shù)壽命評估模型對塔身主弦桿的疲勞損傷進行計算,驗證了基于塔機運行參數(shù)的壽命評估方法的正確性和實際應用價值。本文系統(tǒng)的研究了塔機結構健康監(jiān)測和壽命評估的方法,建立了具有普遍適用性的工作外載荷監(jiān)測計算方法,簡化動力學模型和基于塔機運行參數(shù)壽命評估方法,實現(xiàn)了實時高效的對塔機超載情況、整機工作穩(wěn)定性、結構強度、疲勞壽命等健康指標的評估,為塔機結構健康的實時監(jiān)測提供理論基礎。
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TH213.3
【圖文】：

哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文第 1 章 緒論1.1 課題背景及研究的目的和意義目前我國在冶金、電站、造船廠、港口、高層建筑等領域的重點工程建設持續(xù)增多，塔式起重機作為典型的起重設備被廣泛應用于國防、工業(yè)、民用建筑業(yè)[1]。為了適應工程需求，塔機正向著大型高速、輕柔大噸位、專業(yè)耐久化發(fā)展[2-3]。然而，近年來，塔機安全事故頻繁發(fā)生，對人身和財產造成了重大傷害。2008 年葫蘆島有色金屬集團公司銅冶煉技術改造項目作業(yè)區(qū)建筑施工中，一臺塔機傾翻，致使司機死亡，起重機報廢，損失慘重，如圖 1-1[4]。塔機安全問題的日益突出引起了各國重視。德國、英國、中國等國家的相關機構相繼制定了安全檢測標準和方法[5]。我國制定的 GB/T28264-2012《起重機械安全監(jiān)控管理系統(tǒng)》規(guī)范規(guī)定塔式起重機需對起重量、起重力矩、工作幅度等參數(shù)進行監(jiān)測[6]。

哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文第 1 章 緒論1.1 課題背景及研究的目的和意義目前我國在冶金、電站、造船廠、港口、高層建筑等領域的重點工程建設持續(xù)增多，塔式起重機作為典型的起重設備被廣泛應用于國防、工業(yè)、民用建筑業(yè)[1]。為了適應工程需求，塔機正向著大型高速、輕柔大噸位、專業(yè)耐久化發(fā)展[2-3]。然而，近年來，塔機安全事故頻繁發(fā)生，對人身和財產造成了重大傷害。2008 年葫蘆島有色金屬集團公司銅冶煉技術改造項目作業(yè)區(qū)建筑施工中，一臺塔機傾翻，致使司機死亡，起重機報廢，損失慘重，如圖 1-1[4]。塔機安全問題的日益突出引起了各國重視。德國、英國、中國等國家的相關機構相繼制定了安全檢測標準和方法[5]。我國制定的 GB/T28264-2012《起重機械安全監(jiān)控管理系統(tǒng)》規(guī)范規(guī)定塔式起重機需對起重量、起重力矩、工作幅度等參數(shù)進行監(jiān)測[6]。

技術路線

【參考文獻】

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1 Ferdinand Stoeckhert;Michael Molenda;Sebastian Brenne;Michael Alber;;Fracture propagation in sandstone and slateeLaboratory experiments, acoustic emissions and fracture mechanics[J];Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering;2015年03期

2 楊鵬;顧學康;;幾種疲勞裂紋擴展模型的比較分析(英文)[J];船舶力學;2013年03期

3 裴瑋;丁克勤;鄔代軍;;起重機械安全健康監(jiān)測與損傷預警方法研究[J];機械工程與自動化;2010年06期

4 張喜明;;一起塔式起重機傾翻事故分析[J];建筑機械化;2009年07期

5 屈從池;劉振洪;何桂玲;;塔式起重機安裝、拆卸過程中安全管理幾點淺議[J];建設機械技術與管理;2008年01期

6 羅丹;原思聰;王曉云;;基于ANSYS的塔式起重機疲勞載荷譜的編制[J];建筑機械;2007年07期

7 沈先釗,吳艷,陳德容,王青成;5種疲勞計數(shù)方法對疲勞壽命預估的影響[J];湖北工學院學報;2004年05期

8 董樂義,羅俊,程禮;雨流計數(shù)法及其在程序中的具體實現(xiàn)[J];航空計測技術;2004年03期

9 孟憲頤,張朋;塔式起重機鋼結構應力幅及應力幅譜系數(shù)的計算[J];建筑機械;2002年08期

10 黃洪鐘,姚新勝;塔式起重機安全性研究與展望[J];安全與環(huán)境學報;2001年03期

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1 左芳君;機械結構的疲勞壽命預測與可靠性方法研究[D];電子科技大學;2016年

2 鄭夕健;基于神經網(wǎng)絡的塔式起重機結構有效壽命理論及技術實現(xiàn)[D];東北大學;2010年

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1 李五欠;基于振型疊加法的柔性結構形態(tài)重構研究[D];上海大學;2016年

2 田艷;基于時間序列分析的塔機結構健康診斷研究[D];山東建筑大學;2014年

3 杜偉平;基于有限元的塔式起重機疲勞研究[D];大連理工大學;2013年

4 肖冬桂;塔機疲勞剩余壽命預測系統(tǒng)研究[D];中南大學;2013年

5 查雅妮;WQ6平頭塔式起重機的疲勞壽命研究[D];暨南大學;2010年

6 方芳;塔式起重機回轉起制動過程的動載特性研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2008年

7 王佳;具有主副臂結構的起重機格構式臂架整體穩(wěn)定性研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2006年

本文編號：2791331