起重机结构安全性评价系统及基于有限元法的可靠性研究

【摘要】： 起重机各部分结构是一个功能层次分级的有机系统，其中的一个环节出现问题，就可能导致整机的性能受到影响，甚至使起重机不能正常工作。起重机的金属结构是起重机的重要组成部分。并且，在起重机的故障诊断中，由于金属结构引起的故障占有相当大的比重，因此，对起重机的金属结构进行安全性评价的研究是非常必要的。而金属结构的可靠性也是影响结构安全性的一个非常重要的因素，所以在本文中对起重机的金属结构可靠性也进行了一些研究工作，实现了可靠性分析在有限元中的应用。 本论文以港口起重机为研究对象，考虑影响起重机结构的各种因素，确定金属结构的技术状态，对其安全使用期限进行预测，并采用Visual C++6.0开发了一套主要针对装卸桥和门座起重机的安全性综合评价系统。此外，运用有限元分析软件ANSYS对一台龙门起重机进行可靠性分析。 全文的总体结构如下：全文共分为7章，在第一章绪论中综合叙述了国内外对起重机结构安全性评价的研究和现状、未来的发展趋势和方向、机械可靠性的发展和应用以及本文的研究目的和意义，简单介绍了本文所做的工作。 第二章主要阐述了起重机结构安全性评价的理论基础。在该章的第二节中，对起重机金属结构的裂纹形式和分类进行比较详细的描述，同时应用断裂力学的知识，推导出裂纹扩展速度公式，控制裂纹的进一步扩展。该章的第三节论述了起重机金属结构的重要技术性能指标，详细讨论了指标状态指数和权重，并提出了基于模糊数学的随机模糊法来进一步细化结构的状态指数和权重。根据结构的裂化指数评价结构的状态，并对结构的安全使用期限进行预测。 第三章是开发起重机结构安全性评价系统软件的技术基础。简单介绍了面向对象的可视化技术和程序设计语言、Windows程序的消息和程序流程。在第二章和第三章的理论支撑基础上，第四章就是起重机结构安全性评价系统软件的实际应用实例，并对计算结果进行分析，确定起重机金属结构的使用状态。 第五章对有限元的基本思想和有限元分析软件ANSYS进行了简单的介绍，同时也重点介绍了三种可靠性分析的方法：蒙特卡罗法、响应面法、基于敏 武汉理工大学硕士学位论文 感性的分析方法。第六章是有限元法在可靠性分析中的应用实例，以一台龙 门起重机为例，详细描述了在有限元中进行可靠性分析的三个重要步骤:模 型文件的生成、可靠性分析阶段、后处理和结果的提取，因此本文将理论与 实践密切结合起来了。本文的最后一章对全文进行了总结，提出了几点在将 来应当继续研究的问题。