本文關(guān)鍵詞：服役起重機(jī)箱梁結(jié)構(gòu)可靠性分析與安全性能評估，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,起重機(jī)作為物料的搬運和裝卸的機(jī)械產(chǎn)品,其需求量日益增加,然而斷裂事故卻在大型機(jī)械設(shè)備中頻繁發(fā)生,含裂紋的起重機(jī)箱梁結(jié)構(gòu)的疲勞破壞在這些事故中是最具代表性的。 本文以起重機(jī)箱梁結(jié)構(gòu)為研究對象,對比分析殼單元與體單元分別對箱梁結(jié)構(gòu)建模的結(jié)果,建立三維裂紋的有限元模型,討論三維裂紋應(yīng)力強(qiáng)度因子與裂紋長度的關(guān)系,結(jié)合現(xiàn)代疲勞理論,使用MSC.FATIGUE計算機(jī)軟件預(yù)測箱梁結(jié)構(gòu)在近似實際工作條件下的疲勞壽命。運用蒙特卡洛法,以動態(tài)分析模式計算箱梁結(jié)構(gòu)剩余可靠性指標(biāo)。論文的主要內(nèi)容包括： (1)通過MATLAB的抽樣程序產(chǎn)生隨機(jī)起重量結(jié)合在ANSYS軟件中對箱梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行的瞬態(tài)響應(yīng)分析得到?jīng)_擊載荷時間歷程及小車運行過程的載荷時間歷程,將三種載荷生成載荷循環(huán)塊。 (2)對比分析使用殼單元和體單元建立箱梁結(jié)構(gòu)有限元模型的結(jié)果,用有限元軟件ANSYS對含三維裂紋的斷裂模型進(jìn)行模擬,通過節(jié)點耦合的方法使殼單元與體單元有效地連接,保證了計算結(jié)果的精度,并得到應(yīng)力強(qiáng)度因子隨裂紋長度的變化趨勢及結(jié)構(gòu)的剩余強(qiáng)度值與裂紋長度的關(guān)系。 (3)為了使計算結(jié)果更為準(zhǔn)確,需考慮低于疲勞極限的情況下應(yīng)力循環(huán)對結(jié)構(gòu)疲勞壽命所造成的影響,本文所采用的方法是修訂材料的S-N曲線并與導(dǎo)入的ANSYS結(jié)果文件相結(jié)合,使用MSC.FATIGUE預(yù)測箱梁結(jié)構(gòu)的疲勞壽命。 (4)將載荷與疲勞強(qiáng)度都視為隨機(jī)過程,并考慮疲勞破壞中各影響因素,提出以動態(tài)分析模式來計算起重機(jī)箱梁結(jié)構(gòu)的疲勞可靠性。以某鐵路局集裝箱貨場使用的36TU型集裝箱門式起重機(jī)作為研究對象,運用蒙特卡洛法,計算了箱梁結(jié)構(gòu)的剩余可靠性指標(biāo)。
【關(guān)鍵詞】：起重機(jī)箱梁結(jié)構(gòu) 有限元法 三維裂紋 疲勞壽命 可靠性
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TH21
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第一章 緒論11-17
• 1.1 課題研究的意義11
• 1.2 國內(nèi)外箱梁結(jié)構(gòu)疲勞的研究現(xiàn)狀11-12
• 1.3 機(jī)械結(jié)構(gòu)可靠性理論及發(fā)展?fàn)顩r12-15
• 1.3.1 可靠性的基本概念12
• 1.3.2 可靠性的特征量12-14
• 1.3.3 服役結(jié)構(gòu)可靠性理論研究狀況14-15
• 1.4 論文研究目標(biāo)與研究內(nèi)容15-17
• 第二章 疲勞載荷時間歷程17-25
• 2.1 疲勞載荷歷程統(tǒng)計分析方法17-18
• 2.1.1 疲勞載荷歷程及其統(tǒng)計特性17
• 2.1.2 載荷的循環(huán)計數(shù)統(tǒng)計方法17-18
• 2.1.3 載荷的雨流計數(shù)法18
• 2.2 起重機(jī)疲勞載荷時間歷程18-23
• 2.2.1 沖擊載荷時間歷程18-22
• 2.2.2 小車運行載荷時間歷程22-23
• 2.3 隨機(jī)起重量的產(chǎn)生23-24
• 2.4 本章小結(jié)24-25
• 第三章 箱梁結(jié)構(gòu)三維裂紋應(yīng)力強(qiáng)度因子的有限元模擬25-37
• 3.1 起重機(jī)箱梁結(jié)構(gòu)疲勞破壞特征分析25-26
• 3.1.1 分析裂紋形成的原因25
• 3.1.2 確定疲勞裂紋的位置25-26
• 3.2 箱梁結(jié)構(gòu)有限元模型26-30
• 3.2.1 單元類型的選擇26-28
• 3.2.2 有限元模型與計算結(jié)果分析28-30
• 3.3 裂紋區(qū)域的有限元模擬30-34
• 3.3.1 裂紋單元類型30-32
• 3.3.2 體單元與殼單元的節(jié)點耦合32-33
• 3.3.3 應(yīng)力強(qiáng)度因子的計算33-34
• 3.4 算例34-36
• 3.5 本章小結(jié)36-37
• 第四章 箱梁結(jié)構(gòu)疲勞壽命預(yù)測37-50
• 4.1 影響結(jié)構(gòu)疲勞壽命的要素37-40
• 4.1.1 應(yīng)力集中的影響37-38
• 4.1.2 尺寸的影響38-39
• 4.1.3 表面狀態(tài)的影響39
• 4.1.4 載荷的影響39-40
• 4.2 確定疲勞壽命的方法40-41
• 4.3 疲勞分析軟件MSC.FATIGUE41-42
• 4.3.1 MSC.FATIGUE主要特點41
• 4.3.2 MSC.FATIGUE軟件的主要功能及模塊41-42
• 4.4 基于MSC.FATIGUE的箱梁結(jié)構(gòu)疲勞壽命預(yù)測42-49
• 4.4.1 材料的疲勞屬性42-44
• 4.4.2 載荷信息44-45
• 4.4.3 箱形主梁結(jié)構(gòu)疲勞壽命分析結(jié)果45-49
• 4.5 本章小結(jié)49-50
• 第五章 箱梁結(jié)構(gòu)疲勞可靠性分析50-62
• 5.1 結(jié)構(gòu)可靠性理論50-53
• 5.1.1 極限狀態(tài)及其描述50
• 5.1.2 應(yīng)力-強(qiáng)度干涉模型50-52
• 5.1.3 可靠度指標(biāo)52-53
• 5.2 可靠度的計算方法53-54
• 5.2.1 蒙特卡洛法53
• 5.2.2 響應(yīng)面法53-54
• 5.2.3 一次二階矩法54
• 5.3 箱梁結(jié)構(gòu)可靠性分析54-58
• 5.3.1 剩余強(qiáng)度模型55-56
• 5.3.2 裂紋擴(kuò)展壽命模型56-58
• 5.4 算例58-61
• 5.5 本章小結(jié)61-62
• 結(jié)論與展望62-64
• 結(jié)論62
• 展望62-64
• 致謝64-65
• 參考文獻(xiàn)65-67
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及科研成果67

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 王松華;;大型起重機(jī)械安全事故防范對策[J];化學(xué)工程與裝備;2010年06期

2 何家勝;李書容;危衛(wèi);;圓管外表面軸向橢圓裂紋應(yīng)力強(qiáng)度因子的有限元研究[J];管道技術(shù)與設(shè)備;2008年02期

3 何秋芳;;影響機(jī)械零件疲勞強(qiáng)度的主要因素研究[J];經(jīng)營管理者;2010年21期

4 劉新宇;常虹;范長偉;陳樹勛;;鋼圈疲勞壽命估算方法探討[J];裝備制造技術(shù);2008年05期

5 謝敏,張安哥;起重機(jī)焊接箱形梁的疲勞分析與壽命估算[J];華東交通大學(xué)學(xué)報;1993年04期

6 黃飛騰,郁軍,肖航;基于Markov狀態(tài)轉(zhuǎn)移的動態(tài)可靠性分析[J];海軍工程大學(xué)學(xué)報;2002年06期

7 張旭;趙維濤;;基于剩余強(qiáng)度和裂紋擴(kuò)展壽命模型的可靠性分析[J];沈陽航空工業(yè)學(xué)院學(xué)報;2009年05期

8 呂海波,姚衛(wèi)星;元件疲勞可靠性估算的剩余強(qiáng)度模型[J];航空學(xué)報;2000年01期

9 李亞智,黃其青,傅祥炯,鄭e

本文編號：363077