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塔式起重机疲劳破坏机理的分析研究

张宏伟  
【摘要】:塔式起重机(以下简称塔机)是现代建筑施工中不可或缺的起重设备之一,其安全运行也是施工安全的重要标志。随着施工高度和强度不断增加,塔机在使用过程中频繁出现倒塌、断臂等机毁人亡的严重事故。本文针对多起塔机事故的进行分析,发现多数塔机事故是由于结构疲劳破坏而引起的。在此背景下,本文通过分析国内外疲劳研究现状,选用QTZ4510塔机为研究对象,对其进行疲劳破坏机理的研究。主要开展工作如下: 1.对金属构件的疲劳损伤特性作了理论分析。通过研究疲劳理论,针对目前研究金属损伤的理论进行了描述,总结了金属构件的疲劳破坏影响因素。结合塔机的实际工作特点,得出了塔机的疲劳类型。 2.建立塔机有限元模型。利用ANSYS软件建立了QTZ4510塔机的有限元模型,结合典型工况对塔机进行静力学分析,得到塔机在此工况下的应力分布。并通过超载、模态分析和谐响应分析的方式,确定了塔机容易出现疲劳破坏危险的位置。 3.塔机焊接强度分析。结合塔机自身的焊接结构特征,分析了影响塔机焊接强度的因素,通过对塔机事故的调查,研究了起重臂和塔身焊接件发生破坏的原因和位置,并总结了提高焊接强度的措施。 4.疲劳裂纹分析。通过分析塔机起重臂受力特点,运用损伤力学和断裂力学理论对塔机疲劳裂纹的形成和扩展进行分析,确立了塔机疲劳裂纹总寿命的预测方法。


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