基于试验的在役塔式起重机疲劳寿命分析

【摘要】：随着我国经济建设的高速发展和城镇化建设的不断加快,塔式起重机满载、超载的现象日益严重,事故发生的次数也不断增多。目前,我国对塔式起重机的报废标准还没有统一的规定,许多上世纪80、90年代出厂的塔式起重机仍在继续服役。 塔式起重机的工作过程主要包括起升、变幅和回转。重物起升和下放过程中结构承受冲击载荷,变幅和回转过程中结构承受交变载荷。另外,塔式起重机还承受随机变化的风载荷等。这些载荷对塔式起重机的疲劳寿命产生严重影响。经过对多起事故调查分析发现,疲劳破坏是塔式起重机金属结构失效的主要原因。 为全面分析塔式起重机的疲劳寿命,本文以QTZ63塔式起重机为研究对象,基于现场试验对在役塔式起重机进行疲劳寿命分析研究。研究结果为塔式起重机的设计和疲劳寿命评估提供一定的理论依据。主要完成以下工作： (1)确定分析方法。研究疲劳损伤理论,采用名义应力法进行疲劳寿命分析。 (2)建立有限元模型。建立QTZ63塔式起重机有限元模型,分析典型工况下模型的应力水平和分布状态,为现场应力测试试验点的选取提供重要参考,同时为疲劳寿命分析提供有限元结果文件。 (3)获取载荷谱。根据制定的试验方案,对QTZ63塔式起重机进行现场应力测试试验。依次采集测点在各典型工况下的应力-时间历程,使用DHDAS动态信号测试分析系统对采集数据进行分析处理,借助MSC.Fatigue软件对试验数据进行雨流处理,得到载荷谱。 (4)计算分析疲劳寿命。基于名义应力法,在疲劳分析软件MSC.Fatigue中定义S-N曲线并加载有限元结果文件和载荷谱,计算在役塔式起重机的疲劳寿命,分析结果并提出设计改进意见。