基于局部应力应变法的大型港口起重机疲劳寿命估算

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1、基于局部应力应变法的大型港口起重机疲劳寿命估算宁波市特种设备检验检测中心邱法聚王洋定摘要：基于局部应力应变法理论较为详细地给出了疲劳寿命估算方法和思路，分析研究了动态数据采样与处理方法，并以实例计算说明了其可行性与实用性。关键词：局部应力应变法；港口起重机；雨流计数；数据处理Abstract：Thepaperdescribeshowthefatiguelifeispredictedbythetheoryofthelocalstress／strain，aswellasthedatasamplingandprocessingappro

2、aches．Anactualcalculatingexampleisgiventoverifyitsfeasibilityandpracticality．Keywords：localstress／strainmethod；portcrane；rainflowcounting；dataprocessing1引言2现行疲劳寿命估算方法起重机是现代工业生产不可缺少的设备，广起重机作业条件的多变性使金属结构承受的泛应用于建筑、港口、水利电力等各个行业，为载荷比较复杂，对受随机载荷的钢结构进行疲劳国民经济的发展做出了重大贡献。寿命估算是一个

3、非常复杂的问题。目前对起重机据国外的统计，在机械零件的破坏中有钢结构的剩余疲劳寿命评估已有较多研究，应用50％～90％为疲劳破坏。我国目前尚没有对疲劳比较广泛的方法有名义应力法、局部应力应变法破坏问题进行过全面调查，但同类产品的使用寿和损伤容限法。命往往比发达国家低。根据S—N曲线的斜线部分进行寿命估算的名港口起重机作为码头装卸船的关键设备，其义应力法算出的是总寿命；局部应力应变法算出钢结构在循环往复的交变载荷作用下，可能产生的是裂纹形成寿命；根据断裂力学方法进行寿命裂纹并扩展，最后导致突然断裂破坏。因此正确估算的损伤容限法算出的

4、是裂纹扩展寿命；裂纹估算服役周期长、负荷量大的起重机的剩余寿命，形成寿命和裂纹扩展寿命之和为总寿命。对港口运营安全生产和设备技术管理工作有着非一般来说，构件的实际破坏往往是从结构内常重要的现实意义。部或表面具有应力集中的缺陷部位开始的，同时从以上技术经济比较看出，方案1比方案2投参考文献资稍大。但在技术上方案1比方案2系统更加稳定1王振江，庄会永，肖兵．用于发电的中国生物质能源可用性分析．华东电力，2006，34(6)：83—85且环境好，综合考虑本设计暂推荐方案1。2章继华．秸秆发电技术前景广阔．苏南科技工发，2006(1)：2

5、3，243结语3张茜，尚俐君．秸秆发电生态效益可观．华北电力，2005(1)：22，23生物发电工程中燃料输送系统是一个极其重4罗永忠．秸秆发电商品化前景分析．中国能源，2005，要的环节。由于秸秆与煤在物理特性方面有很大27(3)：39—41差异，因此燃料系统的设计还没有成熟。本文介5邓可蕴．21世纪我国生物质能发展战略．中国电力，2000，33(9)：82—84绍了柳城生物质发电工程的燃料特性，并对其燃作者地址：广西南宁市建政路10号料输送系统进行了总体设计，对生物质发电工程邮编：530012的燃料输送系统有一定的借鉴意义。收

6、稿日期：2008—04—24《起重运输机械》2009(2)—3】一由于构件在其服役期间总体上处于弹塑性状态，应力和应变关系不再是线性关系，塑性应变成为影响其疲劳寿命的主要因素。局部应力应变法在疲劳寿命估计中考虑了塑性应变的影响和载荷顺序的影响，因而用它估计结构的疲劳裂纹形成寿命通常可以获得比较符合实际的结果。3港口起重机剩余寿命评估具体过程宁波镇海港埠公司码头M10—30门座起重机是1987年由上海港口机械制造厂制造，迄今为止图2应力应变测点布置图已经安全运行了约19年。为验证其能否继续安全使用，下面将采用局部应力应变法来估算该门

7、座3．3起重机实际载荷的信号采集与相关处理3．3．1起重机危险部位静载应力测试起重机的剩余疲劳寿命。疲劳寿命估算主要分为4个阶段：第1阶段为(1)测试工况资料搜集阶段；第2阶段为结构强度分析与危险根据Jrr／T99—1994《港口门座起重机试验方点确定；第3阶段为针对危险点进行动态响应采法》的规定，确定以下4种测试工况。样、获取载荷一时间历程，并进行相关的数据信工况1：起重臂摆动平面与轨道成90。，在最大幅度处，空载，仪器所有测点调零，起吊额定号处理；第4阶段则根据损伤累计理论估算危险点的剩余疲劳寿命，流程图如图1所示。载荷，稳定

8、后仪器所有测点读数，载荷落地检测仪器回0读数；1．H坌堑篁堕室H墨塞篷H錾工况2：起重臂摆动平面与轨道成45。，在最图1疲劳寿命分析流程大幅度处，空载，仪器所有测点调零，起吊额定3．1资料搜集载荷，稳定后仪器所有测点读数，载荷落地检测该阶段主要完成