基于有限元法的塔式起重機鋼結構疲勞壽命研究.pdf

1、塔式起重機作為現(xiàn)代施工中的重要起重設備，其安全可靠運行是保證整個施工現(xiàn)場安全的重要指標。但隨著高層、板式建筑結構的增多，塔式起重機的滿載率加大，工作繁忙程度加重，有些塔式起重機大部份工作時間已在高應力水平下運行，以前的設計手段已經不能滿足現(xiàn)代塔式起重機的發(fā)展了。本文對多起塔式起重機坍塌事故進行了分析研究，發(fā)現(xiàn)這些坍塌事故中有相當一部分是由于結構的疲勞破壞引起的，暴露了國內塔式起重機的設計缺陷。因此，本文提出了一種采用疲勞有限元分析軟件M

2、SC.FATIGUE來對塔式起重機鋼結構進行疲勞壽命估算的方法。該方法不但可以對現(xiàn)行在役塔式起重機進行剩余壽命評估，同時還能有效地指導新型塔式起重機的開發(fā)設計，提高了國內塔式起重機的設計水平。本文主要進行了以下研究工作： 對疲勞理論知識進行了分析總結，研究了塔式起重機的實際工作狀況，得出塔式起重機的疲勞類型為機械高周變幅疲勞。并根據(jù)其疲勞類型，確定選用安全壽命設計方法對塔式起重機鋼結構進行疲勞分析，并應用名義應力法估算塔式起重機

3、鋼結構的疲勞壽命。 研究了有限單元法的基本知識，提出了對塔式起重機鋼結構進行有限元建模的簡化原則和具體處理方法，采用MSC.PATRAN軟件對塔式起重機進行了有限元建模。將塔式起重機起重臂的每跨節(jié)點作用額定載荷時定義為一個工況，并用msc.natran軟件同時計算了各工況下其結構的靜應力值，這為后面進行疲勞壽命估算提供“幾何條件”。 將塔式起重機所受的疲勞載荷劃分為變幅載荷和沖擊載荷。對于變幅載荷，本文提出了一種采用現(xiàn)場

4、觀測加數(shù)理統(tǒng)計的方法，得到變幅小車的運動規(guī)律，首次提出變幅小車在起重臂下弦桿的每跨軌道上運行的頻數(shù)與起重臂的坐標成正態(tài)分布，并得出了正態(tài)概率密度函數(shù)。以一天為一個周期，得出了變幅載荷的時間歷程。對于變幅載荷，本文提出對塔式起重機進行瞬態(tài)響應的方法得出主要工況下起升鋼絲繩內的內力時間關系，從而得到沖擊載荷的時間歷程。 以QTZ4010型塔式起重機為例，提出了用疲勞有限元軟件對塔式起重機進行疲勞壽命分析的具體方法，得到了該類型塔式起