巨型浮式起重機金屬結(jié)構(gòu)的疲勞斷裂特性研究.pdf

1、浮式起重機(簡稱浮吊)通常受海上工況復(fù)雜，載荷變化無規(guī)律，風(fēng)浪流載荷耦合機理復(fù)雜等因素影響，要求其作業(yè)平穩(wěn)性、可靠性較高。作為浮吊最主要的工作部分——主臂架，擔(dān)負著為起吊的重物提供支撐并保證將重物安全起吊至目標(biāo)點的功能。因此對主臂架的安全可靠性分析是整個浮吊的重心之處。本文采用有限元方法通過整機建模、子結(jié)構(gòu)建模、局部建模逐次將臂架的最危險點鎖定，并針對這些危險點進行疲勞裂紋擴展分析。 本文首先對振華港機7500t浮吊的船上部分進

2、行整機建模分析，綜合考慮了波浪、風(fēng)載、作業(yè)方式等因素對整機結(jié)構(gòu)的影響，最終形成了一套適用于此次浮吊的全面及系統(tǒng)的分析方案。對該浮吊的57種工況下進行了靜態(tài)分析，并對仿真結(jié)果與現(xiàn)場測試結(jié)果進行匹配分析，在確定仿真結(jié)果合理的基礎(chǔ)上將全部工況下的計算結(jié)果進行總結(jié)，從而首先將子結(jié)構(gòu)的目標(biāo)對象鎖定于臂架上的6處應(yīng)力敏感區(qū)域。 在整機分析的基礎(chǔ)上，提取了子結(jié)構(gòu)的載荷信息，并重建子結(jié)構(gòu)的實體單元模型進行仿真，通過對臂架單肢上的3處敏感區(qū)域的計

3、算分析，最終將一些潛在的疲勞危險點鎖定。由于計算裂紋擴展過程需要多次迭代計算，為了提高計算效率，針對這些潛在的危險點又進行局部建模。 本文采用目前唯一一種可進行3D裂紋擴展仿真的軟件Zencrack進行計算。緊密結(jié)合該浮吊的結(jié)構(gòu)特點，最終確立了適應(yīng)于此次分析的大裂紋塊與過渡單元相結(jié)合的方法，采用位移法計算應(yīng)力強度因子，以及向前預(yù)測器的積分方案對潛在危險點的裂紋擴展進行模擬。 由于該浮吊的作業(yè)方式多樣化，以及海上環(huán)境的復(fù)雜