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港口起重机带裂纹结构安全评价实验及应用研究
| 论文题名： | 港口起重机带裂纹结构安全评价实验及应用研究 |
| 关键词： | 港口起重机;带裂纹结构;安全评价;仿真分析 |
| 摘要： | 由于服役年限长久或结构存在初始缺陷，港口起重机在使用过程中较易萌生裂纹。裂纹是港口起重机金属结构最常见的故障模式之一，起重机因为裂纹扩展而导致疲劳失效和疲劳断裂的事故屡见不鲜。寻求合理的方法对起重机上带裂纹结构进行安全性评价，是对起重机进行安全管理和监控、保障港口安全生产的一个重要研究课题。 本文将实践调研、理论研究和实验技术有效地结合起来，并充分利用有限元分析技术、数值计算方法和Visual Basic编程语言的优势功能，展开对港口起重机带裂纹结构安全评价实验和应用研究。本文的主要工作和创新点包括： （1）对全国多个港口的起重机裂纹故障情况进行调查研究，获得门座起重机、岸桥和集装箱门式起重机三类典型机型的裂纹部位样本统计，并得出起重机结构裂纹产生的位置规律。 （2）针对国内甚少研究Q345B钢材质焊缝处疲劳裂纹扩展规律的现状，本文制作了Q345B的非标准箱型试件，并在焊缝处预制初始裂纹，将试件置于MTS810材料试验机上开展疲劳裂纹扩展实验，所获实验数据可用于Q345B焊缝处裂纹疲劳扩展参数的确定，填补了我国在这一研究领域的空白。 （3）运用有限元软件ANSYS对疲劳裂纹扩展实验的箱型试件进行仿真分析，通过对试件裂纹和焊缝的可靠模拟，实现了对不同裂纹扩展长度的应力强度因子有限元法计算。在此基础上，对疲劳裂纹实验数据进行数值处理，获得裂纹疲劳扩展的线性回归方程，由此确定出Q345B焊缝处裂纹的疲劳扩展参数。 （4）通过ANSYS计算三类典型港机在典型工况下的结构受力，并与调研统计结果相对照，确定起重机的裂纹敏感区；基于断裂力学理论，推导出可用于工程实际的港口起重机裂纹结构剩余寿命估算方法。 （5）利用VB编制了港口起重机带裂纹结构剩余寿命估算系统，该系统集成了裂纹巡检部位确定、临界裂纹长度计算、裂纹剩余寿命估算和裂纹维修指南四大功能模块，是对裂纹结构进行安全管理和监控的有效手段。 本文的研究成果完善了工程中对于金属结构裂纹疲劳扩展特性和安全评价研究等方面的内容，具有一定的参考意义和实际的工程应用价值。 |
| 作者： | 李中金 |
| 专业： | 机械制造及其自动化 |
| 导师： | 赵章焰 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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