铸造起重机金属结构随机疲劳研究

【摘要】： 铸造起重机是桥式起重机的一种,是钢铁厂生产线上的关键设备,用于运输高温液态金属。铸造起重机工作环境极其恶劣,疲劳破坏事故时有发生。为保证铸造起重机的安全运行以及延长其无故障使用寿命,有必要全面了解其桥架内、外主梁应力状态及载荷谱,根据载荷谱和内、外主梁材质的力学性能,科学地对内、外主梁工作寿命作出正确预测。 本文以宝钢二炼钢厂现役450t/80t四梁六轨铸造起重机为研究对象,采用有限元分析结合现场实测的研究方法,对其桥架结构进行了应力分析。并对跨中腹板焊缝采用“板到体子模型”方法进行了精细分析,得到焊缝处的应力分布状况。分析结果表明:四梁六轨铸造起重机桥架的内主梁跨中是应力和变形最大的部位,当主小车满载位于桥架跨中时,内、外主梁跨中以及端部焊缝的最大剪应力均已超过了焊缝的疲劳极限应力,是桥架的危险部位。 根据跟踪测试铸造起重机桥架在实际工况下的应力数据,结合有限元计算结果,编制出桥架各危险部位的载荷谱。为计及低于疲劳极限的应力循环对桥架寿命的影响,对材料的p-S-N曲线进行修正,并采用修正的Miner线性累积损伤法则对桥架内、外主梁跨中及端部等危险部位的焊缝寿命进行了计算。计算结果表明,内、外主梁端部主腹板焊缝的疲劳寿命都较低,应经常重点检查这些部位的焊缝。 本文所采用的有限元分析结合现场实测的研究方法,对于铸造起重机的疲劳分析以及寿命估算均具有很好的实用性。