本文關(guān)鍵詞：基于斷裂力學(xué)的塔式起重機(jī)疲勞性能分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：塔式起重機(jī)是一種高效便捷的建筑施工設(shè)備，已經(jīng)在各種工程作業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用，其安全可靠性能也成為了施工安全的重要指標(biāo)之一。塔式起重機(jī)安全事故的原因大多是因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)出現(xiàn)缺陷并較長(zhǎng)的服役期所致，因此造成結(jié)構(gòu)發(fā)生疲勞破壞。由于經(jīng)濟(jì)條件相對(duì)落后，國(guó)內(nèi)很多正在使用的塔機(jī)都屬于上世紀(jì)六七十年代設(shè)計(jì)生產(chǎn)的產(chǎn)品。由于這些塔機(jī)的設(shè)計(jì)相對(duì)已經(jīng)落后，隨著長(zhǎng)時(shí)間的使用，必然會(huì)產(chǎn)生安全事故。為了保障操作人員的安全和工程的順利，必須對(duì)這些塔機(jī)的疲勞壽命和安全性能有一個(gè)合理的評(píng)估�；诖耍疚囊訯TZ630塔機(jī)作為研究對(duì)象，利用商業(yè)有限元軟件ABAQUS和疲勞分析軟件FE-SAFE，分析了其在惡劣環(huán)境下工作的疲勞壽命和不同初始缺陷對(duì)其壽命的影響。 首先，結(jié)合疲勞理論和塔式起重機(jī)實(shí)際工作情況，確定采用高周疲勞理論中的名義應(yīng)力法對(duì)塔式起重機(jī)械的疲勞壽命進(jìn)行估算，并對(duì)塔機(jī)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了合理的簡(jiǎn)化。利用ABAQUS軟件對(duì)南昌聯(lián)泰濱江工地上普遍使用的QTZ630型塔機(jī)進(jìn)行建模。根據(jù)塔機(jī)的工作情況，以起重臂每一跨點(diǎn)作用的額定載荷為一工況，，共建立了28種工況，并計(jì)算了每一工況下塔機(jī)機(jī)構(gòu)所受靜應(yīng)力值，為后面的疲勞壽命分析做準(zhǔn)備。 其次，通過觀測(cè)統(tǒng)計(jì)塔機(jī)小車的作業(yè)情況，并利用統(tǒng)計(jì)學(xué)原理對(duì)觀測(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，得到了小車在各工況下工作的頻數(shù)，并以此為基礎(chǔ)，編制了塔機(jī)的載荷譜。利用疲勞分析軟件FE-SAFE將前面計(jì)算的各工況下結(jié)構(gòu)的靜應(yīng)力值和編制的載荷譜結(jié)合，分析得到了塔機(jī)的疲勞壽命。 最后，根據(jù)損傷容限性原理，給塔機(jī)植入一定的初始缺陷，以此來(lái)分析塔機(jī)的裂紋擴(kuò)展壽命。然后通過合理的簡(jiǎn)化，將其轉(zhuǎn)化成平面問題，在此基礎(chǔ)上分析了不同的夾雜和空洞對(duì)不同初始角度的裂紋的影響。分析結(jié)果表明：隨著初始角度的增加，裂紋的應(yīng)力強(qiáng)度因子也不斷增大；對(duì)初始的空洞缺陷，隨著空洞直徑的不斷增大，裂紋的應(yīng)力強(qiáng)度因子也不斷增大；對(duì)不同彈性模量的夾雜，隨著彈性模量的增大，應(yīng)力強(qiáng)度因子也在不斷增大。通過對(duì)平面裂紋的分析驗(yàn)證，說(shuō)明了不同的初始裂紋角度和不同的空洞直徑及不同強(qiáng)度的夾雜對(duì)塔式起重機(jī)的擴(kuò)展壽命有很大的影響，從而對(duì)具有初始缺陷的塔式起重機(jī)的剩余疲勞壽命分析起到了非常重要的參考作用。
【關(guān)鍵詞】：塔式起重機(jī) 有限元 疲勞壽命 裂紋擴(kuò)展
【學(xué)位授予單位】：南昌航空大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TH213.3
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 緒論8-13
• 1.1 本文研究背景8-9
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-11
• 1.2.1 塔機(jī)剩余壽命預(yù)測(cè)現(xiàn)狀9-10
• 1.2.2 塔機(jī)壽命評(píng)估趨勢(shì)10-11
• 1.3 本文研究的目的和意義11
• 1.4 本文的研究思路和技術(shù)路線11-12
• 1.4.1 研究思路11
• 1.4.2 主要研究技術(shù)路線11-12
• 1.5 本章小結(jié)12-13
• 第二章 塔式起重機(jī)結(jié)構(gòu)疲勞分析基礎(chǔ)理論13-24
• 2.1 疲勞損傷的定義13
• 2.2 塔機(jī)的疲勞類型13-14
• 2.3 疲勞分析方法的確定14-16
• 2.4 塔式起重機(jī)疲勞壽命估算方法確定16-20
• 2.4.1 名義應(yīng)力法16-17
• 2.4.2 材料的 S-N 曲線17-19
• 2.4.3 疲勞極限線圖19-20
• 2.5 疲勞累積損傷理論20-21
• 2.6 斷裂力學(xué)法21-23
• 2.7 本章小結(jié)23-24
• 第三章 基于 ABAQUS 的塔機(jī)有限元分析24-38
• 3.1 有限元法簡(jiǎn)介24-26
• 3.1.1 有限元法的形成及其基本思想24
• 3.1.2 有限元法的分析過程24-26
• 3.2 塔機(jī)的有限元建模26-31
• 3.2.1 塔機(jī)的總體結(jié)構(gòu)及組成26-27
• 3.2.2 QTZ630 塔機(jī)基本參數(shù)27-28
• 3.2.3 塔機(jī)模型及載荷的簡(jiǎn)化28-29
• 3.2.4 塔機(jī)邊界條件的處理29-30
• 3.2.5 有限元建模30-31
• 3.3 風(fēng)載下工作的塔機(jī)有限元分析31-37
• 3.3.1 結(jié)構(gòu)靜力分析基礎(chǔ)31-37
• 3.4 本章小結(jié)37-38
• 第四章 塔機(jī)的疲勞壽命分析38-53
• 4.1 疲勞分析基礎(chǔ)38-40
• 4.1.1 分析方法的選擇38
• 4.1.2 FE-SAFE 軟件疲勞分析的過程38-40
• 4.1.3 疲勞壽命分析步驟40
• 4.2 載荷時(shí)間歷程40-48
• 4.2.1 變幅載荷時(shí)間歷程40-44
• 4.2.2 變幅載荷時(shí)間歷程44-47
• 4.2.3 沖擊載荷時(shí)間歷程47-48
• 4.3 基于 FE-SAFE 的塔機(jī)壽命分析48-52
• 4.3.1 有限元分析結(jié)果的導(dǎo)入49
• 4.3.2 材料屬性設(shè)置49-51
• 4.3.3 工況與載荷時(shí)間歷程關(guān)聯(lián)并進(jìn)行疲勞分析51-52
• 4.4 本章小結(jié)52-53
• 第五章 初始缺陷對(duì)塔機(jī)性能影響的分析53-62
• 5.1 初始缺陷的簡(jiǎn)化分析53-55
• 5.2 初始裂紋方向?qū)ζ趬勖挠绊?/span>55-57
• 5.3 孔洞對(duì)疲勞壽命的影響57-59
• 5.4 夾雜對(duì)裂紋疲勞壽命的影響59-61
• 5.5 本章小結(jié)61-62
• 第六章 結(jié)論62-64
• 6.1 結(jié)論62-63
• 6.2 展望63-64
• 參考文獻(xiàn)64-67
• 論文發(fā)表情況67-68
• 致謝68-69

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：344889