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《武汉科技大学》 2003年
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铸造起重机主梁结构的疲劳寿命研究

吴小珍  
【摘要】: 起重机的安全寿命取决于其金属结构的疲劳强度。由于起重机钢结构中初始裂纹的存在而导致的结构早期失效用传统的起重机钢结构疲劳设计方法是无法预测的,因此这种按传统方法设计出的起重机就难免会存在一些事故隐患,我国大型钢铁企业在七十年代购买并使用至今的大批起重机都有此顾虑。 本文以马钢第三炼钢厂4#125t铸造起重机主梁下盖板大面积可见裂纹情况为例,考虑材料初始裂纹的影响,在断裂力学理论和破损—安全设计原则的基础上,采用损伤容限设计法来重新计算铸造起重机的设计寿命;并对正在服役的铸造起重机计算其剩余寿命,为铸造起重机的安全运行提供了较可靠的理论依据。 本文采用大型有限元软件ANSYS对该起重机主梁进行了建模、计算和分析。在建模过程中采用了子模型、误差估计等技术手段,得到了计算精度较高的有限元模型,为寿命计算提供了有力的保障。 结合有限元分析结果和损伤容限设计方法,本文计算了马钢第三炼钢厂4#125t铸造起重机主梁下盖板的临界裂纹尺寸,及初始裂纹为0.5mm时主梁的设计寿命,并估算了在裂纹尺寸达到150mm时主梁的剩余寿命。以此为据,针对主梁的实际情况,向厂方提出了对该台起重机立即抢修、限时停用的整改方案。 本文还应用APDL语言实现了计算流程的完全参数化,并用Visual Basic语言编写制作了“桥式起重机主梁结构的计算和评估”这一应用软件,极大地提高了起重机主梁建模及疲劳寿命评估的效率。 最后,本文提出了一些有待解决的问题,希望能引起有关部门的注意,以期在今后的研究工作中加以解决。
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