在役塔式起重机疲劳寿命分析-建筑机械.PDF

专题研究 SPECIAL RESEARCH 在役塔式起重机疲劳寿命分析 1 2 1 3 1 3 赵威威 ，白朝阳 ，曹旭阳 ，米成宏 ，张 兵 ，周 瑜 （1. 大连理工大学 机械工程学院，辽宁 大连 116023 ；2. 大连益利亚工程机械有限公司，辽宁 大连 116024 ； 3. 徐州重型机械有限公司，江苏 徐州 221004 ） ［摘要］塔式起重机在交变载荷或随机变化的载荷作用下工作，疲劳破坏是其结构件主要失效形 式。针对QTZ63塔式起重机结构建立了有限元模型，进行应力测试，获取了实测载荷谱。在此基础上，利 用专业疲劳分析软件MSC.Fatigue对塔式起重机整机进行寿命分析。分析结果可为塔式起重机寿命评估、 结构设计与改进提供一定的理论依据。 ［关键词］塔式起重机；疲劳寿命；应力测试试验；MSC.Fatigue ［中图分类号］TH213.3 ［文献标识码］B ［文章编号］1001-554X （2013 ）01-0072-03 Analysis of fatigue life for tower crane in service ZHAO Wei-wei ，BAI Chao-yang ，CAO Xu-yang ，MI Cheng-hong ，ZHANG Bing ，ZHOU Yu 塔式起重机重物起升和下放过程中结构承受 式起重机疲劳寿命，路线图如图1所示。 冲击载荷，变幅和回转过程中结构承受交变载荷， 模型简化 现场调研 另外塔式起重机还承受随机变化的风载荷等。这些 ANSYS软件 载荷对塔式起重机结构的疲劳寿命产生严重影响， ANSYS整机 测点 工况 应力试验 经对多起事故调查分析发现，疲劳破坏是塔式起 模型建立 选区 选取 重机金属结构失效的主要原因。文献［1 ］通过研 S-N曲线 结果文件 载荷谱 定义 获取 获取 究结构上具有一定交变应力作用的关键部位杆件 MSCFatigue 软件 的疲劳寿命，来揭示塔机的结构疲劳寿命。文献 整机寿命分析 ［2 ］以DBQ3000塔式起重机为例，联合有限元软 指导设计、结构改进 件分析与现场测试得到了关键零部件的载荷谱。文 献［3 ］根据裂纹形成和扩展两个阶段，提出用损 图1 名义应力分析方法路线图 伤力学估算疲劳裂纹的形成寿命，用断裂力学估算 1.1 有限元模型建立 疲劳裂纹的扩展寿命。 QTZ63塔式起重机为水平臂架小车变幅塔头式 为全面分析塔式起重机的疲劳寿命，本文以 塔机，建模时先建立各部件有限元模型，然后通过 QTZ63塔式起重机为研究对象，重点通过现场试验 耦合将各部件有机的结合形成整机有限元模型。在 获取实测载荷谱，并借助计算机软件，分析在役塔 建模过程中，对于结构强度影响较小的零部件加以 式起重机的疲劳寿命，为塔式起重机疲劳寿命评 忽略，对于复杂的连接部分进行等效处理。