基于Verity方法的起重机箱型主梁疲劳寿命分析.pdfVIP

学兔兔 l 匐 化 基于Verity方法的起重机箱型主梁疲劳寿命分析 Fatigue lifeanalysisforbox girderofcrane byVeritymethod 陈江义，吕海勇，罗琳丽 CHENJiang—yi．LvHai—yong．LUO Lin．Ii (郑州大学 机械工程学院，郑州450001) 摘 要：以某型号桥式起重机主梁为研究对象，对其进行应力分析并建立关键位置处包含焊缝细节的子 结构。以T型焊接接头为例，通过有限元分析与试验对比的方式验证了verity方法的网格不敏 感性。采用verity方法计算了主梁主要焊缝的等效结构应力，进而对主梁的疲劳寿命进行了分 析。结果表明该起重机主梁结构的静强度和刚度都符合设计要求，主要焊缝具有很好的抗疲 劳性能，符合设计要求，但比较而言下翼缘板与腹板连接处焊缝较易产生疲劳破坏。 关键词：箱型主梁；焊缝；verity方法；子结构；疲劳寿命 中图分类号；TH215 文献标识码：A 文章编号：1009-0134(2014)01(下)-0006-04 Doi：10．3969／J．issn．1009-0134．2014．01(下)．o3 0 引言 起重机主要承力部件箱型主梁 由板材焊接而 可对空间任意走向的焊缝进行相对准确地疲劳寿 成，工作时承受交变载荷 ，由于焊缝部位存在一 命分析，成功解决了传统方法所遇到的困难 。 定的应力集 中或缺陷，所 以疲劳失效主要发生在 当前国内对起重机金属结构的研究主要集 中 焊缝位置u。应力集中对结构的疲劳性能有显著 于静强度分析和计算，疲劳寿命分析方面还不深 影响，故结构疲劳寿命预估时要加 以考虑 。由于 入 ，采用有限元方法时人为设定焊趾半径，具 焊缝处结点应力奇异，传统有限元分析结果对网 有很大的随意性，难 以得到可靠结果。本文采用 格大小和类型相当敏感，难 以得到符合实际的应 Verity方法对箱型主梁的疲劳寿命进行研究，其结 力，对疲劳寿命预测造成困难 。为解决这一 问 果对起重机结构设计、检修和安全评估等方面都 题 ，美 国Battelle科研 中,~,,PingshaDong教授 提 有很大的价值。 出了Verity方法，该方法利用对网格不敏感的等 效结构应力和主S—N曲线来预测焊接结构的疲劳 1 网格不敏感性验证 强度，其特点在于：1)考虑了焊趾处应力集中效 为说 明Verity方法 的优 点，以文献 5【】使用 应，应用改进线性化法分析焊趾处应力，确保计 的T型焊接接头为对象，图1为模型几何尺寸 ， 算结果对有限单元类型、网格形状及尺寸均不敏 焊接接头材料为高韧性、高强度可焊接水下潜 感，可有效地评估不同类型焊缝焊趾处应力；2) 器常用的980钢 (VHD402)，材料的屈服强度 以应力为控制参数计算结构应力强度因子，在考 oS 800MPa，弹性模量为205GPa，泊松 比为 虑焊趾缺 口、结构板厚及载荷模式等因素影响基