基于ANSYS的平板网架结构设置悬挂吊车疲劳载荷谱的编制
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摘要
疲劳载荷谱的研究是进行疲劳强度计算和疲劳可靠性分析的前提和依据。国内外关于疲劳载荷谱的研究已有很多,但大都集中在航空、机械、桥梁领域,对网架结构疲劳载荷谱的研究甚少。雷宏刚教授主持的“平板网架结构在悬挂吊车作用下的疲劳实用设计方法研究”已经获得国家自然科学基金的资助。作为该项目的子课题,本文对平板网架结构在悬挂吊车作用下疲劳载荷谱的研究进行了相关探讨。
本文经过查阅大量资料,回顾了疲劳问题及疲劳载荷谱问题在国内外的发展及目前的研究动态;本文经过调研,收集整理了国内主要厂家所产悬挂吊车的相关技术参数和国内设置悬挂吊车网架的工程实例。
本文利用ANSYS有限元分析软件建立网架模型,模拟悬挂吊车运行过程,经过瞬态分析,得到吊点的载荷—时间历程,从而省去疲劳载荷现场测试采样的大量繁杂工作,在此基础上通过统计计数,编制出平板网架结构疲劳载荷谱,为疲劳载荷谱的研究提供一种新的方法。
最后,就本文工作做了总结,并且对下一步的研究工作进行了展望。
Fatigue load spectrum is the prerequisite and basis for fatigue calculation and reliability of fatigue.There are many researches of fatigue loading spectrum both at home and abroad, but mostly concentrated in the areas of aviation、machinery and bridge. The studies on fatigue load spectrum of grid structure are few. The topic of " the study of flat-panel grid structure fatigue practical design " chaired by Professor Lei Honggang has been funded by the National Natural Science Fund. As the project's sub-topics, this paper has made an in-depth study on the fatigue load spectrum of flat-panel grid structure under suspended crane loading.
This paper looked back the development and trend of the fatigue and the fatigue loading spectrum both at home and abroad by consulting literature; this paper collected and arranged the technical data of the suspended crane produced by main internal factories and the projects of grid structure with suspended crane by surveying.
This paper used ANSYS to establish grid model to simulate operation process of grid structure with suspended crane, after transient analysis, then got the load - time history of point hoist.Thereby it eliminated the large number of complicated work of fatigue load tested and sampled at the scene. Finally, on the basis of statistics, this paper worked out the fatigue load spectrum of flat-panel grid structure, and provided a new approach for researching fatigue load spectrum.
At last, a summary was draw about the work of this paper, and this paper also looked forward to the further researches .
本文经过查阅大量资料,回顾了疲劳问题及疲劳载荷谱问题在国内外的发展及目前的研究动态;本文经过调研,收集整理了国内主要厂家所产悬挂吊车的相关技术参数和国内设置悬挂吊车网架的工程实例。
本文利用ANSYS有限元分析软件建立网架模型,模拟悬挂吊车运行过程,经过瞬态分析,得到吊点的载荷—时间历程,从而省去疲劳载荷现场测试采样的大量繁杂工作,在此基础上通过统计计数,编制出平板网架结构疲劳载荷谱,为疲劳载荷谱的研究提供一种新的方法。
最后,就本文工作做了总结,并且对下一步的研究工作进行了展望。
Fatigue load spectrum is the prerequisite and basis for fatigue calculation and reliability of fatigue.There are many researches of fatigue loading spectrum both at home and abroad, but mostly concentrated in the areas of aviation、machinery and bridge. The studies on fatigue load spectrum of grid structure are few. The topic of " the study of flat-panel grid structure fatigue practical design " chaired by Professor Lei Honggang has been funded by the National Natural Science Fund. As the project's sub-topics, this paper has made an in-depth study on the fatigue load spectrum of flat-panel grid structure under suspended crane loading.
This paper looked back the development and trend of the fatigue and the fatigue loading spectrum both at home and abroad by consulting literature; this paper collected and arranged the technical data of the suspended crane produced by main internal factories and the projects of grid structure with suspended crane by surveying.
This paper used ANSYS to establish grid model to simulate operation process of grid structure with suspended crane, after transient analysis, then got the load - time history of point hoist.Thereby it eliminated the large number of complicated work of fatigue load tested and sampled at the scene. Finally, on the basis of statistics, this paper worked out the fatigue load spectrum of flat-panel grid structure, and provided a new approach for researching fatigue load spectrum.
At last, a summary was draw about the work of this paper, and this paper also looked forward to the further researches .
引文
[1]赵少汴、王忠保,《疲劳设计》,机械工业出版社,1992.5
[2]“冶金工厂部分重级工作制钢吊车梁应力测定及结构使用情况调查总结”,冶金工业部建筑研究院科学技术研究报告,No.7803,1978
[3]#12
[4]“鞍钢重级工作制钢吊车梁使用情况调查”,《冶金建筑》,1965.7
[5]#12
[6]#12
[7]#12
[8]D.A.Demo,J.W.Fisher:"Analysis of Fatigue of Welded Crane Runway Girders",《Journal of the Structural Division,ASCE》,May 1976
[9]Mass Gerhard:"Investigation Concerning Crandway Girders",《Iron and Steel Engineer》,1972.3
[10][美]S.Suresh著,王中光等译,《材料的疲劳》(第2版),国防工业出版社
[11]储佳章、王建一,学科交叉融合寿命定量设计[J],《中国机械工程》,1998,9(11)
[12]邹小理,随机超载下疲劳裂纹扩展的模拟计算,《机械强度》,2004.26(6):680-682
[13]英国标准 BS5400:《钢桥、混凝土桥及结合桥》,第十篇:疲劳设计实用规则(1978-83版),西南交通大学出版社
[14]董超,螺栓球节点网架设置悬挂吊车疲劳载荷谱的编制,[学位论文],太原理工大学,2002
[15]徐国彬、崔杰,网架结构疲劳及其疲劳寿命计算,《建筑结构学报》,1994.8
[16]俞国音,钢结构疲劳设计的趋向,《钢结构研究论文报告选集》(第二册),1983
[17]徐灏,《疲劳强度》,高等教育出版社,1988.8
[18]毕朝锐,网架结构疲劳载荷谱的可视化研究,[学位论文],太原理工大学,2003
[19]房小滨,铁路轴承载荷谱分析及车辆垂直振动系统动态模型的建立[D],上海交通大学,1989
[20]李孟源、吴克勤,汽车轮彀轴承受力测试及载荷谱[J],《轴承》,1998,36(6):25-28
[21]过玉卿、龙靖宇,起重机随机疲劳载荷的统计分析及载荷谱编制,《武汉钢铁学院学报》,1986.1
[22]李鹏,桥式起重机主梁变幅疲劳寿命试验载荷谱,《机械强度》,1991.9
[23]穆志韬、段成美,直升机动部件疲劳载荷谱的编制方法研究,《航空学报》,1997.5
[24]胡仁伟、刘文珽,直升机动部件断裂谱的编制方法研究,《北京航空航天大学学报》,1996.6
[25]穆志韬、徐可君、段成美,直升机疲劳载荷谱的编制方法研究,《机械强度》,1999.12
[26]顾明、范祖尧,港口起重机矩形杆件风振疲劳载荷谱编制的分析,《机械强度》,1990.3
[27]苏清祖、王锦雯,轮式拖拉机前桥载荷谱测取方法的初步研究,《农业机械学报》,1982.6
[28]樊晓燕、吴兹攀,机械零部件疲劳载荷谱编制,《机电工程》,1994
[29]张保法、傅祥炯,战斗机疲劳载荷标准谱试验研究报告,航空工业总公司《ASST》系统工程办公室,ASST-0401-94-03,1995
[30]张保法、傅祥炯,运输机随机载荷谱试验研究报告,航空工业总公司《ASST》系统工程办公室,AFFD-(8640-27)-9003,1990
[31]张保法、傅祥炯,运输机随机载荷谱的简化和浓缩,《航空学报》,1994.15(1)
[32]冯锡曙、郑松林、李国英,拖拉机疲劳载荷谱规范化的研究,《机械强度》,1990.6
[33]沈先钊,50吨公路运输车中桥壳弯曲载荷及其半轴扭矩工作载荷谱,湖北机械研究所,1982.9
[34]苏禾、虞和济、寇惠,铝合金自行车的随机载荷谱,《机械强度》,1983(2)
[35]朱立平、华国柱、焦宝仁,双参数计数法的随机载荷谱分析,《农业机械学报》,1984.6
[36]肖汉斌、顾必冲、刘刚,抓斗卸桥主梁疲劳寿命的估算,《起重运输机械》,2000.5
[37]王成国、孟广伟、原亮明等,新型高速客车构架的疲劳寿命数值仿真分析,《中国铁道科学》,2001.22.3
[38]薛向东、张镇淼、逢增祯,用小试样验证货车车钩载荷谱及评估13号车钩疲劳寿命,《试验研究》,2000.38.4
[39]杜秀华、孟庆武、何富君等,抽油机油管断裂失效性质的判定,《石油机械》,2000.28.3
[40]熊峻江、王三平、郭爱民等,复合材料疲劳可靠性研究,《材料工程》,2000.5
[41]顾明、陈健元,非对称循环载荷二维载荷谱编制的分析及计算程序,《机械强度》,1987.9(1)
[42]Schijve J.The significance of flight-simulation fatigue tests[A].In:Proc 13th Symp Int Committee on Aeronautical Fatigue[C].Pisa,Italy,1985
[43]郭万林,航空结构损伤容限设计忠的三维问题[J],《航空学报》,1995.16(2):129-136
[44]Chang J B.ASTM fatigue life Round-Robin Predictions[R].ASTM STP 842,1984,50-68
[45]傅祥炯,随机载荷谱裂纹扩展寿命模型[M],西安,西北工业大学出版社,1989
[46]郭万林、张田忠,飞机谱载荷下裂纹扩展的三维约束效应,《航空学报》,2000.21.4
[47]H.Neuber,Theory of Concentration for Shear Strained Prismatical Bodies with Arbitrary Nonlinear Stress-Strain Law,J.of App.Mech.,Trans.ASME,vol.28,No.4,1961
[48]R M.Wetzel,Smooth Specimen Sumulation of Fatigue Behavior of Notches,J.of Materials,JMLSA,vol.3,No.3,1968
[49]T.H.Topper,R.M.Wetzel,JoDean Morrow,Neuber Rule Applied to Fatigue of Notched Specimen,J.of Materials,1969
[50]傅大钧、杨慧玲,用微型计算机进行随机载荷数据的峰谷值计数法和雨流计数法处理,1985.4
[51]过玉卿、龙靖宇,改进雨流计数法及其统计处理程序,1986.6
[52]高镇同,《疲劳应用统计学》,国防工业出版社,1986.1
[53]平安、王德俊,疲劳载荷谱编制智能方法,《东北大学学报》,1997.4
[54]王德俊、平安、徐灏,疲劳载荷谱编制准则,《机械强度》,1993.12
[55]011基地技术情报站,《飞机疲劳试验译文集(一)》,1977
[56]张福泽,飞机载荷谱编制的新方法研究,《航空学报》,1998.9
[57]Bunday B D.Direct Optimization for Calculating Maximum Likelihood Estimates of Parameter of the Weibull Distribution.IEEE Trans Reliability,V R-30,1981;(4)367-369
[58]Hobbs J R.Minimum-Distance Estimation of the Parameters of the 3-Parameter Weibull Distribution.IEEE Trans Reliability,V R-34,1985;(5)495-496
[59]Sakai T,Tanaka T.Parameter Estimation of Weibull-Type Fatigue Life Distributions Induding Non-Failure Probability.Fatigue 84,V.2,Conference Proceedings,1984;1125-1137
[60]凌静、高镇同,母体参数估计X~2最小值法,《航空学报》,1991.2
[61]黄建生,复杂载荷下缺口件疲劳寿命估算的研究,[学位论文],东北工学院,1985
[62]Conover J C.Jaeckal H,Kippola W J.Simulation of field Load-ing on Fatigue Texting,SAE,660102
[63]Carse A.M,Crossland B.Accelerated Fatigue Testing.SAE 770266
[64]明平顺、张智勇、马前祖,汽车部件疲劳载荷谱的计算机统计处理,《武汉汽车工业大学学报》,1997.4
[65]Heuler P.Seeger T.A Criterion for Omission of Variable Ampli-tude Loading Histories.Int.J.Fatigue,1986:8(4):225-230
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[67]沈先钊,用微型计算机机编制机械零部件多工况疲劳载荷谱,《机械强度》,1985.7(3)
[68]凌静、高镇同,多工况机械结构疲劳载荷的统计处理,《机械强度》,1992.6
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[48]R M.Wetzel,Smooth Specimen Sumulation of Fatigue Behavior of Notches,J.of Materials,JMLSA,vol.3,No.3,1968
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[59]Sakai T,Tanaka T.Parameter Estimation of Weibull-Type Fatigue Life Distributions Induding Non-Failure Probability.Fatigue 84,V.2,Conference Proceedings,1984;1125-1137
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