动态荷载作用下钢吊车梁的受力机理研究

作     者：王鹏鑫 

作者单位：内蒙古科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：闻洋

授予年度：2014年

学科分类：08[工学] 0802[工学-机械工程] 

主      题：钢吊车梁 动态荷载 偏心距 变截面支座 附加弯曲应力 

摘      要：现阶段对钢吊车梁的研究多集中于理论和模型试验研究方面，而对动态荷载作用下重级工作制钢吊车梁受力性能的实测研究几乎是空白。 通过现场试验和有限元模拟两种方法对动态荷载作用下钢吊车梁的受力机理进行了研究。现场试验方面，挑选了4根跨度不同、支座形式不同的吊车梁作为测试对象，采集了在满载、额定荷载、空载三种工况下，吊车沿厂房纵向行驶以及小车沿厂房横向行驶时，钢吊车梁应力集中部位（支座处、上翼缘与腹板交界处）的应变数值，并对试验数据进行了处理分析。有限元模拟方面，对所测试的3根吊车梁建立了有限元模型，分析了在吊车轨道偏心距e逐渐增长的情况下（由0增大到与腹板同厚度），以及在竖向偏心荷载与横向水平制动力共同作用下，钢吊车梁支座处的应力以及弯矩最大截面位置处腹板上的附加弯曲应力的变化规律。最后对圆弧过渡式和直角突变式两种变截面支座形式的应力状态进行了分析，并比较了两种变截面支座形式抗疲劳性能的优劣。 研究结果表明：采用突缘支座形式的简支吊车梁，其支座端有应力集中现象，在吊车频繁运行的情况下，该位置处容易产生疲劳裂纹。吊车梁圆弧式变截面处，第1主应力作用于圆弧切向，第2主应力作用于圆弧径向，变截面处易出现径向、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，其抗疲劳性能要好于圆弧式变截面支座。当偏心距e增大时，吊车梁偏心一侧上翼缘与腹板交界处的应力也逐渐增大，偏心距相差4mm时，增幅最大可达16%;偏心距较大易导致吊车梁偏心另一侧出现拉应变，从而有利于上翼缘与腹板交界处裂缝的开展，因偏心作用将恶化吊车梁上部区域的工作性能，应定期对轨道进行调直。在偏心移动荷载往复作用下，主应力及剪应力的循环作用是上翼缘与腹板交界处容易形成疲劳损伤的原因之一。加密吊车梁的横向加劲肋对改善腹板在竖向偏心荷载作用下的工作性能会起到良好的效果。