本文關(guān)鍵詞：塔式起重機(jī)起重臂疲勞裂紋擴(kuò)展及壽命研究

  更多相關(guān)文章： 塔式起重機(jī) 疲勞裂紋擴(kuò)展 參數(shù)化建模 可視化 Fatigue

【摘要】：隨著城鎮(zhèn)化建設(shè)的不斷發(fā)展，建筑施工對塔式起重機(jī)（以下簡稱塔機(jī)）的需求越來越大，塔機(jī)的滿載率、工作繁忙度也加重，出現(xiàn)倒塌、斷臂等安全事故日益增多，其中塔機(jī)起重臂的斷裂最為嚴(yán)重。 塔機(jī)結(jié)構(gòu)主要是格構(gòu)式空間桁架且大多為焊接結(jié)構(gòu)，故其主要的失效形式為疲勞斷裂。塔機(jī)焊接構(gòu)件因焊接缺陷或疲勞應(yīng)力的交互作用萌生裂紋，裂紋的存在將大大地降低構(gòu)件的疲勞壽命，但裂紋萌生時間較短，故裂紋擴(kuò)展階段是疲勞壽命的決定性因素。 本文基于結(jié)構(gòu)疲勞強度理論和斷裂力學(xué)知識，，闡述了塔機(jī)結(jié)構(gòu)件的疲勞破壞機(jī)理及破壞類型，根據(jù)QTZ40塔式起重機(jī)的結(jié)構(gòu)參數(shù)，基于APDL語言和VisualBasic軟件對塔機(jī)起重臂參數(shù)化建模進(jìn)行封裝，從而實現(xiàn)了塔機(jī)結(jié)構(gòu)建模的參數(shù)化及可視化；在ANSYS有限元分析軟件中對塔機(jī)起重臂進(jìn)行靜應(yīng)力分析，獲得了塔機(jī)起重臂除去根部兩跨變幅小車不能達(dá)到位置外的34種載荷工況下的應(yīng)力，同時顯示了5種典型工況下的應(yīng)力圖，為塔機(jī)起重臂焊接結(jié)構(gòu)的疲勞強度分析提供了依據(jù)；同時考慮殘余應(yīng)力的影響，在ABAQUS有限元軟件中，計算了塔機(jī)起重臂焊接結(jié)構(gòu)件疲勞裂紋的應(yīng)力強度因子，并通過仿真分析建立了裂紋應(yīng)力強度因子幅與裂紋長度的函數(shù)關(guān)系，進(jìn)而分析了其對塔機(jī)起重臂疲勞壽命的影響；最后，結(jié)合參考文獻(xiàn)中QTZ40塔機(jī)載荷起升數(shù)據(jù)，編制塔機(jī)的載荷時間歷程，并運用Fatigue疲勞分析軟件進(jìn)行了塔機(jī)結(jié)構(gòu)疲勞強度計算和疲勞壽命估算，從而為合理安全使用塔機(jī)、制定塔機(jī)相關(guān)檢測規(guī)則及結(jié)構(gòu)的安全維護(hù)提供了參考。
【關(guān)鍵詞】：塔式起重機(jī) 疲勞裂紋擴(kuò)展 參數(shù)化建模 可視化 Fatigue
【學(xué)位授予單位】：西安建筑科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TH213.3
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 1 緒論9-15
• 1.1 本課題的研究背景9
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-13
• 1.2.1 國內(nèi)外疲勞裂紋研究現(xiàn)狀9-11
• 1.2.2 國內(nèi)外塔機(jī)疲勞壽命預(yù)測現(xiàn)狀11-13
• 1.3 本課題研究的目的和意義13
• 1.4 本課題的主要研究內(nèi)容13-15
• 2 塔機(jī)結(jié)構(gòu)的疲勞分析15-25
• 2.1 塔機(jī)的疲勞分析15-18
• 2.1.1 疲勞的定義與分類15-16
• 2.1.2 塔機(jī)疲勞類型的確定16
• 2.1.3 塔機(jī)的疲勞破壞機(jī)理16-18
• 2.2 斷裂與斷裂控制18-22
• 2.2.1 斷裂力學(xué)的提出18
• 2.2.2 裂紋形式及斷裂類型18-19
• 2.2.3 應(yīng)力強度因子及斷裂韌性19-20
• 2.2.4 疲勞裂紋擴(kuò)展速率和paris公式20-22
• 2.2.5 損傷容限和裂紋擴(kuò)展壽命22
• 2.3 影響焊接結(jié)構(gòu)疲勞強度的因素22-24
• 2.3.1 應(yīng)力集中23
• 2.3.2 焊接殘余應(yīng)力23
• 2.3.3 材料表面狀態(tài)23
• 2.3.4 焊接缺陷23-24
• 2.3.5 其他影響因素24
• 2.4 本章小結(jié)24-25
• 3 塔機(jī)起重臂參數(shù)化設(shè)計與有限元分析25-43
• 3.1 有限元分析概述25-27
• 3.1.1 ANSYS軟件介紹25
• 3.1.2 有限元分析步驟25-27
• 3.2 參數(shù)化和可視化設(shè)計27-29
• 3.2.1 參數(shù)化設(shè)計27-28
• 3.2.2 APDL參數(shù)化語言介紹28
• 3.2.3 可視化設(shè)計28
• 3.2.4 VB6.0軟件簡介28-29
• 3.3 塔機(jī)的參數(shù)化與可視化建模29-39
• 3.3.1 建立塔機(jī)起重臂三維實體模型29-32
• 3.3.2 塔機(jī)起重臂參數(shù)化建模32-39
• 3.4 塔機(jī)起重臂有限元分析39-42
• 3.4.1 確定塔機(jī)所受載荷39-40
• 3.4.2 塔機(jī)靜應(yīng)力分析40-42
• 3.5 本章小結(jié)42-43
• 4 塔機(jī)起重臂的疲勞裂紋擴(kuò)展分析43-53
• 4.1 基于 ABAQUS 擴(kuò)展有限元的裂紋分析43-44
• 4.1.1 ABAQUS求解斷裂力學(xué)問題的方法43
• 4.1.2 ABAQUS數(shù)值模擬裂紋擴(kuò)展法43-44
• 4.2 有限元模型建立和分析44-46
• 4.2.1 塔機(jī)起重臂的有限元模型44-45
• 4.2.2 下弦桿與水平腹桿焊接處的應(yīng)力分析45-46
• 4.3 塔機(jī)起重臂疲勞裂紋分析46
• 4.3.1 塔機(jī)起重臂初始裂紋添加點分析46
• 4.3.2 塔機(jī)起重臂裂紋類型的判斷46
• 4.4 疲勞裂紋擴(kuò)展的數(shù)值分析46-49
• 4.4.1 應(yīng)力強度因子計算46-48
• 4.4.2 分析塔機(jī)疲勞裂紋擴(kuò)展速率48-49
• 4.4.3 塔機(jī)疲勞裂紋擴(kuò)展速率的結(jié)果分析49
• 4.5 疲勞裂紋擴(kuò)展壽命預(yù)測方法49-50
• 4.5.1 常幅加載時的疲勞裂紋擴(kuò)展壽命預(yù)測49-50
• 4.5.2 變幅加載時的疲勞裂紋擴(kuò)展壽命預(yù)測50
• 4.6 塔機(jī)的疲勞裂紋擴(kuò)展壽命估算50-51
• 4.6.1 確定初始裂紋長度50
• 4.6.2 確定臨界裂紋長度50-51
• 4.6.3 塔機(jī)起重臂裂紋擴(kuò)展壽命的預(yù)測51
• 4.7 本章小結(jié)51-53
• 5 塔機(jī)起重臂疲勞壽命分析53-63
• 5.1 Fatigue 軟件簡介53-55
• 5.1.1 Fatigue軟件特點和功能53-54
• 5.1.2 Fatigue分析疲勞壽命的步驟54-55
• 5.2 塔機(jī)的疲勞載荷時間歷程55-59
• 5.2.1 采集變幅小車運行數(shù)據(jù)55-56
• 5.2.2 分析數(shù)據(jù)56-59
• 5.2.3 載荷時間歷程59
• 5.3 塔機(jī)疲勞壽命預(yù)測59-61
• 5.3.1 定義材料疲勞屬性59-60
• 5.3.2 塔式起重機(jī)疲勞壽命計算60-61
• 5.4 本章小結(jié)61-63
• 6 結(jié)論與展望63-65
• 6.1 結(jié)論63-64
• 6.2 展望64-65
• 致謝65-67
• 參考文獻(xiàn)67-71
• 附錄 碩士研究生學(xué)習(xí)階段發(fā)表論文71

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 董月香;高增梁;;疲勞壽命預(yù)測方法綜述[J];大型鑄鍛件;2006年03期

2 方修君;金峰;;基于ABAQUS平臺的擴(kuò)展有限元法[J];工程力學(xué);2007年07期

3 劉文光;陳國平;賀紅林;吳暉;;結(jié)構(gòu)振動疲勞研究綜述[J];工程設(shè)計學(xué)報;2012年01期

4 袁曉如;;可視化研究與應(yīng)用[J];國際學(xué)術(shù)動態(tài);2010年04期

5 邱法聚;丁高耀;;港口起重機(jī)械損傷容限法疲勞壽命評估探討[J];裝備制造技術(shù);2013年03期

6 袁熙;李舜酩;;疲勞壽命預(yù)測方法的研究現(xiàn)狀與發(fā)展[J];航空制造技術(shù);2005年12期

7 陸旭;周見行;姜偉;;基于APDL的塔式起重機(jī)有限元參數(shù)化建模與分析[J];機(jī)電工程;2009年07期

8 張彥立;王廣慶;李曼;;基于VB和ANSYS的風(fēng)機(jī)塔筒參數(shù)化建模與分析[J];機(jī)電工程;2012年02期

9 侯沂;李世六;王進(jìn);陳進(jìn);;塔式起重機(jī)鋼結(jié)構(gòu)疲勞壽命研究[J];土木建筑與環(huán)境工程;2009年05期

10 師小紅;徐章遂;康健;;基于斷裂力學(xué)的疲勞裂紋擴(kuò)展速率公式研究[J];機(jī)械設(shè)計與制造;2007年10期

本文編號：726641