起重裝備結構件可靠性研究 內容簡介

《起重裝備結構件可靠性研究》從起重裝備關鍵結構件的結構、材料、作業工況及自身所受到的復雜載荷入手，結合相關理論，利用多體動力學載荷分析、三維有限元分析、虛擬樣機技術、疲勞壽命預估、疲勞可靠性分析以及形質靈敏度優化技術，*后通過試驗驗證，建立起一個較為完備的起重裝備結構件疲勞壽命預估與可靠性研究系統。 首先，該書以某起重裝備為對象，依據剛柔耦合多體系統傳遞矩陣法，將起重裝備處理為由多個集中質量、剛體及柔性臂按一定方式鉸接而成的剛柔耦合多體系統，建立所有元件的傳遞方程和傳遞矩陣，并將單個元件的傳遞方程整合，形成起重裝備的剛柔耦合多體系統整體傳遞方程。在此基礎上，建立起重裝備系統中所有元件的總體動力學方程，根據系統總體的結構特點，將其整合為多體系統總體動力學方程，并將沖擊力學中的沖量模型和碰撞接觸模型與多體系統傳遞矩陣法結合，提出基于傳遞矩陣法的剛柔耦合多體系統的沖擊響應分析方法。通過對傳遞方程的求解，分析其振動特性，得到起重裝備的振動固有頻率及其對應的主振型。根據柯西方程推導出系統中的柔性臂在沖擊載荷作用下的沖擊應力分布公式，分析在起升過程中的起升沖擊載荷特點，數值分析該剛柔耦合多體系統的頻率響應和沖擊響應，并得到柔性臂的沖擊應力分布規律。所建立的剛柔耦合多體系統傳遞矩陣法對多體機械系統具有通用性，所得結果對起重裝備的動態優化設計和振動控制等具有參考價值。 其次，該書通過對起重裝備結構件所受載荷進行研究，結合起重裝備結構和作業環境的特殊性，利用ANSYS三維有限元分析技術完成其強度、剛度分析，并獲得較為滿意的結果，為后續改進設計及檢修工作提供非常有價值的參考。在此基礎上，基于疲勞壽命預估理論，得到起重裝備鋼結構件壽命預估模型和材料壽命曲線，從而對鋼結構件疲勞壽命進行預估，進而對起重裝備結構件的力學性能、強度、設計壽命進行全面分析。該方法可以作為在役起重裝備鋼結構件疲勞壽命預估的定性評判依據，其計算結果對實際設計或檢查工作具有重要的借鑒意義。 再次，該書從Miner累積損傷的定義出發，視累積損傷為隨機過程、臨界損傷為隨機變量，基于疲勞動態可靠性理論，提出在預期壽命下起重裝備鋼結構件壽命可靠性評估方法，對其進行概率分析。明確回答針對63000次循環設計壽命，起重裝備鋼結構件失效的概率有多大，通過計算分析得出，鋼結構件絕大部分區域的可靠度能夠保持在較高水平，而局部區域則需要執行定期檢修。在獲知預期壽命可靠度的基礎上，引入形質靈敏度設計，優化零件參數，在不改變結構質量的同時減小變形，進而間接減小應力，提高產品可靠度，避免以往通過增加結構參數的尺寸來減小應力，即通過增加產品的質量來換取可靠性提高的弊端。 *后，該書通過對起重裝備進行各種試驗檢測驗證，分析試驗數據，判斷其是否滿足規定的設計使用壽命、安全性、可靠性要求。