对钢吊车梁直角式突变支座应力集中系数的研究

用均匀设计试验法对多种不同参数组合的直角式突变直座钢吊车梁进行了有限元分析；找出了该类梁在支座突变处的局部高峰应力点；在给出每种参数组合的应力集中系数后，通过多元非线性回归分析，建立了用该类支座几何参数计算应力集中系数的回归表达式；最后对分析结果误差来源及其影响程度进行了讨论。

变截面吊车梁圆弧式和直角式突变支座的受力性能分析

采用圆弧式突变支座的变截面吊车梁在实际工程中出现了普遍性的疲劳裂缝,而直角式突变支座则未发现这类问题。现针对这两类变截面的吊车梁进行有限元分析,比较和探讨其截面突变处的局部应力状态和力学性能。分析结果表明,圆弧式突变支座翼缘与腹板连接处可形成两个方向较大的主应力,应力集中严重,在动荷载作用下易成为疲劳破坏的薄弱点,而直角式突变的梁中应力集中情况得到了较大的缓和。因此,在工程设计中,尤其是涉及动力荷载时,变截面梁支座构造形式不宜采用圆弧式,直角式应是一种良好的替代。

直角突变式支座薄腹钢吊车梁疲劳性能评估与加固技术研究

设直角突变式支座的薄腹钢吊车梁,在吊车荷载作用下,腹板平面外变形产生的弯曲应力导致吊车梁腹板的疲劳性能明显降低。实际工程中的直角突变式支座薄腹吊车梁,在插入板端部位置的腹板沿竖向产生疲劳裂纹,裂纹长度最大达到300 mm,继续开裂会严重威胁生产安全。通过实测开裂的直角突变式支座薄腹吊车梁的动态应力、欠载效应的等效系数及平面外动态变形,得出吊车运行频繁程度和插入板端部切角弧度是影响插入板端部位置腹板疲劳强度的关键因素。采用有限元法和疲劳裂纹扩展分析技术,对直角式突变支座薄腹吊车梁插入板端部的腹板开展了拟静态疲劳裂纹扩展模拟,得出裂纹长度与应力强度因子的关系曲线。提出了适用于直角突变式支座薄腹吊车梁的钢板高强螺栓加固和“贝壳板”焊接加固两种加固方法,并对比分析了两种加固方法的有效性。证明钢板高强螺栓加固和“贝壳板”焊接加固均可有效降低裂纹尖端的应力强度因子,提高直角突变式支座薄腹钢吊车梁疲劳强度。

450／80t钢吊车梁突变支座改进设计

通过对450／80t钢吊车梁圆弧式突变支座及直角式突变支座应力及疲劳破坏的分析比较，决定在实际设计中采用直角式突变支座并进行了改进。

直角突变式吊车梁支座受力性能分析

以某厂房直角突变式吊车梁应力测试为工程背景,由于厂房原有结构存在限制,梁端头截面高度不能做到足够大,吊车吨位大、工作繁重,故对其直角突变式吊车梁支座受力性能进行了有限元分析。结合实际应力测试和有限元计算数据,比较和探讨截面突变处的局部应力状态和力学性能,进一步了解直角突变式吊车梁端头的疲劳敏感区以及此类吊车梁的疲劳性能。

钢吊车梁直角式突变支座疲劳性能研究

钢吊车梁直角式突变支座在工业建筑中应用广泛,然而缺乏该类连接的疲劳强度评估数据。通过回顾直角式突变支座的演化历史,基于有限元分析,研究了截面参数对直角式突变支座应力集中区域的影响;通过缩尺模型疲劳试验,得出适用于该类构件疲劳强度评估的S-N曲线,直角式突变支座插入板与封板连接焊缝的疲劳强度相对于200万次的允许应力幅为80.2MPa,与GB50017-2017《钢结构设计标准》中的第Z7类相似。

钢吊车梁直角式突变支座插入板端部疲劳性能研究

钢吊车梁直角式突变支座在工业厂房中广泛应用,工程经验表明钢吊车梁直角式突变支座插入板端部与腹板连接焊缝易出现疲劳裂纹,且通过有效的点检制度可以避免灾难性的事故发生。开展了钢吊车梁直角式突变支座缩尺模型的疲劳试验,得出该类连接的应力幅-疲劳寿命(S-N)曲线,确定了疲劳裂纹的初始位置为小圆孔下侧。通过截面参数分析得出,小圆孔处应力集中系数与插入板板厚呈正线性相关、与圆孔直径呈负线性相关。采用VCCT法和网格重划分技术,针对钢吊车梁直角式突变支座插入板端部开展了疲劳裂纹扩展模拟,明确了该类构件的疲劳裂纹扩展模式。结合S-N曲线法、概率断裂力学法,建立了适用于钢吊车梁直角式突变支座的插入板端部的概率损伤容限分析方法,分析得到在不考虑荷载、断裂韧度随机性时,其疲劳寿命不拒绝服从对数正态分布。

移动荷载作用下钢吊车梁的行为参数研究

钢吊车梁的研究多集中于理论和模型试验研究,为了弥补了钢吊车梁在实测研究中的空白,进行了重级工作制下钢吊车梁受力性能的实测研究。在吊车满载、额定荷载、空载3种荷载工况下,对某炼钢厂连铸车间正在服役的4根跨度不同、轨道偏心距不同的钢吊车梁进行了现场动态应变测试。测试结果表明:采用直角式和变截面圆弧式吊车梁,其支座端有应力集中现象,在吊车频繁运行的情况下,容易产生疲劳裂纹。变截面圆弧式吊车梁在变截面圆弧处易出现径向、切向疲劳裂纹;对于直角式变截面支座,在满足一定构造要求的前提下,其抗疲劳性能优于变截面圆弧式支座。对实际工程中需采用变截面的吊车梁,建议采用直角式突变支座。在偏心移动荷载往复作用下,钢吊车梁上翼缘与腹板连接处,主应力及剪应力的循环作用是该处容易形成疲劳损伤的原因之一。

钢吊车梁疲劳不满足时尚可继续使用的条件

冶金工业厂房中承受重级工作制吊车的钢吊车梁因为吊车的更换而仅仅不能满足疲劳计算的要求。从吊车梁疲劳的计算原理出发,研究分析得出:通过缩短吊车梁的使用寿命,使吊车梁可以继续满足使用的条件。