本文關鍵詞：橋式起重機金屬結構疲勞剩余壽命可靠性及其靈敏度分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：金屬結構作為橋式起重機的骨架，是橋式起重機工作機構、動力設備、控制系統等組成部分的主要承載機構，其疲勞剩余壽命決定著整個橋式起重機的壽命，也決定著整個橋式起重機的可靠性和安全性。同時，隨著橋式起重機朝著大型化、重載化、作業(yè)頻繁化方向的發(fā)展，金屬結構的疲勞剩余壽命可靠性問題變得越來越突出。對橋式起重機金屬結構進行安全評估和可靠性分析時，需要獲取疲勞剩余壽命參數對于可靠性影響程度的具體數據來進行參考借鑒。然而，基于斷裂力學的橋式起重機金屬結構疲勞剩余壽命易受到初始裂紋尺寸、臨界裂紋尺寸、應力比、應力變程等較多參數的影響，各參數也都具有一定的隨機性，不同參數對于疲勞剩余壽命可靠性的影響程度是不同的。因而，對橋式起重機金屬結構進行疲勞剩余壽命可靠性及其靈敏度分析，獲取疲勞剩余壽命參數對于可靠性影響的數據，具有重要的現實意義和工程價值。 本文在橋式起重機金屬結構等效疲勞可靠性試驗的基礎上，基于斷裂力學進行疲勞剩余壽命評估，將初始裂紋尺寸、臨界裂紋尺寸、應力比、應力變程等參數的隨機性納入考慮范圍，建立了橋式起重機金屬結構疲勞剩余壽命的可靠性模型，計算了金屬結構的疲勞剩余壽命可靠度，進行了可靠性靈敏度分析，研究了疲勞剩余壽命參數對于疲勞剩余壽命可靠性的影響程度，并對下一步金屬結構的安全評估和可靠性設計提出了建議。 具體的研究內容主要包括以下幾個方面： 1)基于橋式起重機金屬結構等效疲勞可靠性試驗，探討金屬結構疲勞剩余壽命與可靠性的關系，探討疲勞剩余壽命的影響因素； 2)采用斷裂力學理論，依據Forman公式，建立恒幅載荷下考慮應力比影響的橋式起重機金屬結構疲勞剩余壽命評估模型； 3)建立橋式起重機金屬結構疲勞剩余壽命可靠性分析的極限狀態(tài)方程，并選取疲勞剩余壽命的各個參數的分布信息； 4)基于Monte Carlo法計算橋式起重機金屬結構疲勞剩余壽命可靠性模型的可靠度，，求取可靠度指標，分析當前情況下橋式起重機金屬結構的可靠性狀況； 5)基于馬爾科夫鏈蒙特卡羅方法對橋式起重機金屬結構疲勞剩余壽命可靠性模型進行可靠性靈敏度分析，得到疲勞剩余壽命基本變量分布參數的無量綱局部可靠性靈敏度。對局部可靠性靈敏度結果進行分析，研究基本變量分布參數對于金屬結構疲勞剩余壽命可靠性的影響。通過對局部可靠性靈敏度結果進行排序，確定對于疲勞剩余壽命可靠性較為重要的分布參數； 6)在局部可靠性靈敏度結果的基礎上，計算疲勞剩余壽命參數的可靠性靈敏度及靈敏度因子，獲得疲勞壽命參數對于金屬結構疲勞剩余壽命可靠性影響程度的排序，確定對于金屬結構疲勞剩余壽命可靠性影響較大的參數； 7)針對應力變程對于金屬結構疲勞剩余壽命可靠性影響較為突出但存在隨機變化大導致參數信息不完整的情況，通過Monte Carlo法和最大熵法，對應力變程的均值和標準差分別進行全局可靠性及其靈敏度分析。通過全局失效概率函數，確定應力變程分布參數在定義區(qū)間上變化時金屬結構疲勞剩余壽命失效概率的變化趨勢情況；通過全局可靠性靈敏度分析，確定應力變程分布參數在定義區(qū)間上變化時對金屬結構疲勞剩余壽命可靠性影響程度的變化趨勢。
【關鍵詞】：橋式起重機 金屬結構 疲勞剩余壽命 可靠性靈敏度 蒙特卡羅 馬爾科夫鏈 最大熵法
【學位授予單位】：太原科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TH215
【目錄】：

• 中文摘要5-7
• ABSTRACT7-13
• 第一章 緒論13-23
• 1.1 課題背景及研究意義13-14
• 1.2 國內外研究現狀14-20
• 1.2.1 疲勞剩余壽命研究現狀14-18
• 1.2.2 結構可靠性研究現狀18-19
• 1.2.3 可靠性靈敏度研究現狀19-20
• 1.3 疲勞累積損傷理論20-21
• 1.4 課題來源21
• 1.5 本文主要研究內容21-23
• 第二章 疲勞可靠性試驗23-39
• 2.1 試驗等效焊接接頭模型23-25
• 2.2 試驗相關準備25-28
• 2.2.1 試驗儀器設備25
• 2.2.2 工裝設計25-26
• 2.2.3 焊接試件連接安裝26-28
• 2.3 試驗技術方案28-30
• 2.4 試驗過程30-31
• 2.4.1 試驗前的準備30
• 2.4.2 試驗步驟30-31
• 2.5 試驗數據處理31-35
• 2.6 疲勞可靠性試驗分析35-38
• 2.7 本章小結38-39
• 第三章 橋式起重機金屬結構疲勞剩余壽命評估39-45
• 3.1 疲勞剩余壽命評估39-40
• 3.2 基于斷裂力學的裂紋擴展速率40-41
• 3.3 疲勞裂紋擴展的影響因素41-43
• 3.3.1 應力強度因子的影響41-42
• 3.3.2 應力比的影響42
• 3.3.3 加載的影響42-43
• 3.3.4 環(huán)境的影響43
• 3.4 基于斷裂力學進行橋式起重機金屬結構疲勞剩余壽命評估43-44
• 3.5 本章小結44-45
• 第四章 橋式起重機金屬結構疲勞壽命可靠性分析方法45-59
• 4.1 結構可靠性的定義45-46
• 4.2 可靠度和失效概率46-47
• 4.3 可靠度和可靠度指標47-49
• 4.4 可靠性分析的方法49-57
• 4.4.1 一次二階矩法49-53
• 4.4.2 等效正態(tài)分布法53-54
• 4.4.3 響應面法54
• 4.4.4 蒙特卡羅法54-57
• 4.5 本章小結57-59
• 第五章 橋式起重機金屬結構疲勞壽命可靠性靈敏度分析方法59-73
• 5.1 可靠性靈敏度概述59
• 5.2 基于蒙特卡羅法的可靠性靈敏度分析59-62
• 5.3 基于馬爾科夫鏈蒙特卡羅法的局部可靠性靈敏度分析62-64
• 5.3.1 馬爾科夫鏈基本理論62-64
• 5.3.2 基于馬爾科夫鏈蒙特卡羅法的可靠性靈敏度分析64
• 5.4 靈敏度因子計算64-65
• 5.5 全局可靠性靈敏度分析65-71
• 5.5.1 失效概率函數的基本思想65-66
• 5.5.2 失效概率函數的求解66-67
• 5.5.3 全局靈敏度函數的求解67-68
• 5.5.4 全局失效概率的估計及失效域中設計變量樣本獲取68-69
• 5.5.5 基于最大熵法密度估計69-71
• 5.6 本章小結71-73
• 第六章 橋式起重機疲勞剩余壽命可靠性及其靈敏度分析73-83
• 6.1 疲勞剩余壽命安全余量方程73-74
• 6.2 橋式起重機工程算例74
• 6.3 疲勞壽命參數的分布信息狀況74-76
• 6.4 局部可靠性及其靈敏度分析76-81
• 6.4.1 局部可靠性及其靈敏度分析的流程76-77
• 6.4.2 可靠度與可靠度指標計算77
• 6.4.3 局部可靠性靈敏度計算及結果分析77-81
• 6.5 疲勞壽命參數的靈敏度計算及靈敏度因子81-82
• 6.6 本章小結82-83
• 第七章 應力變程的全局可靠性及其靈敏度分析83-91
• 7.1 全局可靠性及其靈敏度分析的流程83-84
• 7.2 應力變程均值的全局可靠性及其靈敏度分析84-86
• 7.2.1 應力變程均值的全局失效概率函數84-85
• 7.2.2 應力變程均值的全局靈敏度分析85-86
• 7.3 應力變程標準差的全局可靠性及其靈敏度分析86-89
• 7.3.1 應力變程標準差的全局失效概率函數87-88
• 7.3.2 應力變程標準差的全局靈敏度分析88-89
• 7.4 本章小結89-91
• 第八章 總結與展望91-93
• 8.1 總結91-92
• 8.2 展望92-93
• 參考文獻93-99
• 致謝99-101
• 攻讀學位期間發(fā)表的學術論文目錄101-102

【參考文獻】

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