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工程设计学报
工程设计学报  2015, Vol. 22 Issue (5): 461-468    DOI: 10.3785/j.issn. 1006-754X.2015.05.009
建模、分析、优化和决策     
起升载荷下门式起重机主梁损伤与疲劳寿命预测研究
张 强1,2，王海舰1，胡 南1

1. 辽宁工程技术大学 机械工程学院，辽宁 阜新 123000；
2. 大连理工大学 工业装备结构分析国家重点实验室，辽宁 大连 116023
Study on injury and fatigue life forecast of gantry crane's girder under rising load
ZHANG Qiang1,2, WANG Hai-jian1, HU Nan1
1. College of Mechanical Engineering, Liaoning Technical University, Fuxin 123000, China; 
2. State Key Laboratory of Structural Analysis for Industrial Equipment, Dalian  University of Technology, Dalian 116023, China
 全文: PDF(3375 KB)   HTML
摘要： 为研究起升载荷下门式起重机主梁的损伤和疲劳寿命，通过有限元软件ANSYS Workbench建立门式起重机主梁力学模型，采用nsoft疲劳分析软件对主梁的动静态力学特性和疲劳损伤进行了分析，采用nCode GlypWorks中的Rainflow模块对各载荷作用的应力时间历程进行雨流计数、载荷外推和叠加，采用nCode GlypWorks中的Stress Life模块计算主梁的疲劳寿命以及敏感性分析，得到不同工况下门式起重机箱型主梁应力和应变云图以及叠加后雨流直方图、主梁损伤直方图、裂纹—寿命关系曲线.研究结果表明：主梁的最大等效应力位置在跨中或端部以及主梁与支腿连接部位，易产生疲劳损伤；40t以上起重量是造成主梁损伤主要载荷；过载、残余应力和表面粗糙度均对主梁的使用寿命具有明显影响.冲击损伤仿真结果与计算结果较为接近，说明冲击损伤计算结果具有较高的可信度.
关键词： 门式起重机;  主梁;  疲劳寿命;  力学特性;  敏感性;  冲击损伤    
Abstract: In order to study the damage and fatigue life of gantry crane's girder under rising load, the mechanical model of gantry crane's girder was established through the finite element software ANSYS Workbench, the dynamic and static mechanical properties and fatigue damage of girder were analyzed by using fatigue analysis software nsoft, the rain flow counting, the extrapolation superstition of the stress time on load were carried out by using Rainflow module in nCode Glyp Works. The life stress module in nCode GlypWorks was used to calculate the fatigue life and analyze the sensitivity of girder, through which the stress and strain image, superimposed rain flow histogram, girder damage histogram and crack-life relationship curve of gantry crane chassis type girder were got. The results showed that, the maximum equivalent stress positions appeared in the middle or end of the girder, the joints of girder and legs where  were easy to produce fatigue damage; the lifting capacity that more than 40 t would significantly cause the damage of the girder; overloading residual stress and surface roughness had a significant impact on the life of the girder. The simulation results of impact damage are close to the results of calculation which illustrates that the results of impact damage have certain credibility.
Key words: gantry crane    girder    fatigue life    mechanical property    sensitivity    impact damage
收稿日期: 2015-05-26 出版日期: 2015-10-28
基金资助:

教育部博士点基金资助项目(20132121120011)；工业装备结构分析重点实验室开放基金资助项目(GZ1402)； 材料腐蚀与防护四川省重点实验室开放基金资助项目(2014CL18)；辽宁省高等学校杰出青年学者成长计划项目(LJQ2014036)；辽宁“百千万人才工程”培养经费资助项目(2014921070)
作者简介: 张强(1980—)，男，鞍山岫岩人，博士后，教授,博士生导师，从事矿山机械动态设计及监测技术方面的研究， E-mail:lgdjx042@126.com. 通信联系人：王海舰(1987—)，男，辽宁铁岭人，博士生，E-mail:qingseyuji2010@163.com.
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引用本文:

张 强，王海舰，胡 南. 起升载荷下门式起重机主梁损伤与疲劳寿命预测研究[J]. 工程设计学报, 2015, 22(5): 461-468.

ZHANG Qiang, WANG Hai-jian, HU Nan. Study on injury and fatigue life forecast of gantry crane's girder under rising load. Chinese Journal of Engineering Design, 2015, 22(5): 461-468.

链接本文:

https://www.zjujournals.com/gcsjxb/CN/10.3785/j.issn. 1006-754X.2015.05.009    或    https://www.zjujournals.com/gcsjxb/CN/Y2015/V22/I5/461

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