隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和基礎(chǔ)設(shè)施的不斷投入，工程領(lǐng)域?qū)こ虣C(jī)械的需求越來越大。同時(shí)，工程機(jī)械越來越高的滿載率也對其各項(xiàng)性能，尤其是使用過程中的疲勞性能提出了更高的要求。橋門式起重機(jī)由于其工作空間大，可以實(shí)現(xiàn)物料的垂直和水平運(yùn)輸，因此逐漸成為各種基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中廣泛使用的不可或缺的工程機(jī)械。因此，研究橋門式起重機(jī)在實(shí)際工程環(huán)境中的疲勞強(qiáng)度和疲勞壽命，對于提高其安全性能、優(yōu)化其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、延長其使用壽命具有重要意義。
對于橋門式起重機(jī)來說，在實(shí)際工程應(yīng)用中，由于其自身的特點(diǎn)，承受的工作載荷非常頻繁，而且大部分是交變載荷，因此其結(jié)構(gòu)面臨著嚴(yán)重的疲勞破壞問題。典型性能包括部件連接部分應(yīng)力松弛引起的連接故障。同時(shí)，由于其焊接結(jié)構(gòu)的焊接部位不可避免地存在微小裂紋，在交變載荷的影響下，容易誘發(fā)疲勞裂紋擴(kuò)展，最終導(dǎo)致結(jié)構(gòu)構(gòu)件局部疲勞斷裂，造成不可挽回的安全事故。因此，如何分析橋門式起重機(jī)的疲勞特性和疲勞裂紋擴(kuò)展模式，進(jìn)而預(yù)測其疲勞壽命，成為工程設(shè)計(jì)人員和用戶面臨的嚴(yán)峻問題。
以橋門式起重機(jī)吊臂為研究對象，重點(diǎn)研究以下內(nèi)容:通過建立橋門式起重機(jī)吊臂的有限元模型，分析其邊界條件，根據(jù)其典型的起重特性曲線對其進(jìn)行應(yīng)力分析，計(jì)算典型工況下的結(jié)構(gòu)應(yīng)力分布；進(jìn)一步，通過現(xiàn)場觀察，統(tǒng)計(jì)一段內(nèi)塔吊變幅小車運(yùn)行到吊臂各節(jié)點(diǎn)的頻率，最終確定疲勞風(fēng)險(xiǎn)。針對橋門式起重機(jī)吊臂的典型屋架焊接結(jié)構(gòu)，介紹了斷裂力學(xué)理論中計(jì)算應(yīng)力強(qiáng)度因子的分析方法。通過建立典型T型焊接連接結(jié)構(gòu)的有限元模型，分析了疲勞裂紋的擴(kuò)展模式和特征。計(jì)算了不同結(jié)構(gòu)參數(shù)下的應(yīng)力強(qiáng)度因子，并根據(jù)焊接結(jié)構(gòu)的疲勞裂紋擴(kuò)展速率優(yōu)化了結(jié)構(gòu)參數(shù)。
