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钢吊车梁直角式突变支座插入板端部疲劳性能研究

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建筑结构学报 2020年第8期41卷 116-123页

作者：赵晓青岳清瑞幸坤涛西安建筑科技大学土木工程学院陕西西安710055 中冶建筑研究总院有限公司北京100088

钢吊车梁直角式突变支座在工业厂房中广泛应用,工程经验表明钢吊车梁直角式突变支座插入板端部与腹板连接焊缝易出现疲劳裂纹,且通过有效的点检制度可以避免灾难性的事故发生。开展了钢吊车梁直角式突变支座缩尺模型的疲劳试验,得出该... 详细信息

钢吊车梁直角式突变支座在工业厂房中广泛应用,工程经验表明钢吊车梁直角式突变支座插入板端部与腹板连接焊缝易出现疲劳裂纹,且通过有效的点检制度可以避免灾难性的事故发生。开展了钢吊车梁直角式突变支座缩尺模型的疲劳试验,得出该类连接的应力幅-疲劳寿命(S-N)曲线,确定了疲劳裂纹的初始位置为小圆孔下侧。通过截面参数分析得出,小圆孔处应力集中系数与插入板板厚呈正线性相关、与圆孔直径呈负线性相关。采用VCCT法和网格重划分技术,针对钢吊车梁直角式突变支座插入板端部开展了疲劳裂纹扩展模拟,明确了该类构件的疲劳裂纹扩展模式。结合S-N曲线法、概率断裂力学法,建立了适用于钢吊车梁直角式突变支座的插入板端部的概率损伤容限分析方法,分析得到在不考虑荷载、断裂韧度随机性时,其疲劳寿命不拒绝服从对数正态分布。

关键词：钢吊车梁直角式突变支座疲劳概率损伤容限

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钢吊车梁疲劳设计可靠指标及分项系数研究

建筑结构学报 2016年第7期37卷 82-88页

作者：潘春宇童乐为同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海200092 同济大学土木工程学院上海200092

定义了钢结构疲劳失效极限状态,基于已有的对钢吊车梁的研究和现场对中级工作制钢吊车梁的疲劳荷载效应实测,分析了疲劳强度和疲劳荷载效应的统计参数,应用一次二阶矩方法计算了疲劳可靠指标,研究了疲劳可靠度设计分项系数的取值。研究... 详细信息

定义了钢结构疲劳失效极限状态,基于已有的对钢吊车梁的研究和现场对中级工作制钢吊车梁的疲劳荷载效应实测,分析了疲劳强度和疲劳荷载效应的统计参数,应用一次二阶矩方法计算了疲劳可靠指标,研究了疲劳可靠度设计分项系数的取值。研究结果表明：钢吊车梁中12类细部构造（含应力比影响）的疲劳强度标准差取值范围在0.0251-0.0792之间,当等效应力幅服从对数正态分布时,等效应力幅的标准差为0.0148。为此,建议疲劳可靠指标取值2.9,疲劳强度分项系数取值1.0,疲劳荷载效应分项系数取值1.14。

关键词：钢吊车梁高周疲劳极限状态设计法可靠指标分项系数

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钢吊车梁疲劳评估欠载效应的等效系数法研究

建筑结构学报 2021年第1期42卷 179-188页

作者：赵晓青岳清瑞郭小华毕登山幸坤涛杨建平严勇刘晓刚西安建筑科技大学土木工程学院陕西西安710055 中冶建筑研究总院有限公司北京100088 上海宝钢工业技术服务有限公司上海201900

近年来,我国冶金工业厂房钢吊车梁的疲劳问题尤为突出,为此从国内外钢吊车梁疲劳设计、验算方法出发,对比分析了德国标准DIN 4132-1981、欧洲标准Eurocode 3、中国标准GB 50017—2017中的相关规定,指出了这些标准中钢吊车梁疲劳验算方... 详细信息

近年来,我国冶金工业厂房钢吊车梁的疲劳问题尤为突出,为此从国内外钢吊车梁疲劳设计、验算方法出发,对比分析了德国标准DIN 4132-1981、欧洲标准Eurocode 3、中国标准GB 50017—2017中的相关规定,指出了这些标准中钢吊车梁疲劳验算方法的异同;详细阐述了我国GB 50017—2017《钢结构设计标准》中欠载效应的等效系数的推导过程,实测并统计分析了16个冶金工业厂房40根生产任务较为繁重的钢吊车梁疲劳荷载谱,验证了现行疲劳荷载取值方法的适用性;通过参数化分析,提出了梁长、起重机轮距、验算位置的修正方法。研究结果表明,我国现行钢吊车梁疲劳荷载取值方法合理,但针对冶金工业厂房的欠载效应的等效系数偏低,建议修正为1.2。

关键词：钢吊车梁疲劳荷载欠载效应等效系数

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考虑低应力幅影响的钢吊车梁疲劳可靠度分析

同济大学学报（自然科学版） 2015年第4期43卷 506-512页

作者：潘春宇童乐为同济大学土木工程学院上海200092

讨论了钢吊车梁疲劳可靠度分析方法.首先,建立了考虑低应力幅对变幅疲劳损伤程度减弱和疲劳荷载循环次数增长率这两个因素的钢吊车梁疲劳失效极限状态方程;其次,探讨了疲劳失效极限状态方程中各随机变量的统计特性,并按一次二阶矩方法... 详细信息

讨论了钢吊车梁疲劳可靠度分析方法.首先,建立了考虑低应力幅对变幅疲劳损伤程度减弱和疲劳荷载循环次数增长率这两个因素的钢吊车梁疲劳失效极限状态方程;其次,探讨了疲劳失效极限状态方程中各随机变量的统计特性,并按一次二阶矩方法和蒙特卡洛模拟方法计算了疲劳可靠度指标;然后,通过算例,研究了以上两个因素对疲劳可靠度指标的影响.研究结果表明:考虑低应力幅的疲劳损伤减弱后,钢吊车梁的疲劳可靠度指标显著增大,但随着疲劳荷载循环次数增长率的提高,疲劳可靠度指标降低.最后,提出了钢结构疲劳设计的几点建议.

关键词：钢吊车梁变幅疲劳低应力幅疲劳荷载循环次数增长率极限状态方程可靠度指标

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直角突变式钢吊车梁裂纹扩展及疲劳寿命研究

振动与冲击 2022年第14期41卷 135-144页

作者：胡宝琳周磊庄继勇徐庆上海大学土木工程系上海200444 宝武装备智能科技有限公司上海201900

直角突变式钢吊车梁的变截面部位易发生疲劳破坏。为准确评估吊车梁的疲劳性能,采用基于线弹性断裂力学的Paris公式进行三维裂纹扩展数值模拟,研究其裂纹扩展特性和疲劳寿命,并验证该方法的可行性。根据吊车梁变截面部位T形角焊缝破坏特... 详细信息

直角突变式钢吊车梁的变截面部位易发生疲劳破坏。为准确评估吊车梁的疲劳性能,采用基于线弹性断裂力学的Paris公式进行三维裂纹扩展数值模拟,研究其裂纹扩展特性和疲劳寿命,并验证该方法的可行性。根据吊车梁变截面部位T形角焊缝破坏特点,给出了合理初始裂纹深度和形状取值。系统地分析了端部加劲肋距变截面距离、支座处截面高度、下翼缘连接长度、端封板厚度和插入板厚度等因素对变截面部位裂纹扩展和疲劳性能的影响规律,得到了主要影响参数的建议取值范围,可为类似工程设计提供参考依据。

关键词：直角突变式钢吊车梁三维裂纹扩展疲劳寿命影响参数

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钢吊车梁变截面支座的疲劳性能研究

建筑结构 1997年第6期27卷 9-12页

作者：郑廷银南京建筑工程学院 210009

采用有限元法完成了折线形过渡支座、圆弧形过渡支应及直角形突变支座钢吊车梁在同一条件下的应力、变形分析;通过各受试梁的各应力场分析,找出了各支座应力分布规律的差异和疲劳裂纹敏感区;由各应力集中系数分布图,捕捉到了疲劳裂纹首... 详细信息

采用有限元法完成了折线形过渡支座、圆弧形过渡支应及直角形突变支座钢吊车梁在同一条件下的应力、变形分析;通过各受试梁的各应力场分析,找出了各支座应力分布规律的差异和疲劳裂纹敏感区;由各应力集中系数分布图,捕捉到了疲劳裂纹首发点;运用本文所建立的“疲劳裂纹扩展驱动能”等新概念,分析了各型支座的疲劳性能;最后结合制作加工的难易程度和经济分析等,提出了上述三类变截面支座的适用条件.

关键词：钢吊车梁变截面支座疲劳性能应力集中带宽

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钢吊车梁的加固试验研究和可靠度分析

工程力学 2000年第A2期2卷 684-692页

作者：李斌田志昌包头钢铁学院

通过对在役钢吊车梁的疲劳损伤的调查研究和原因分析，进行了破损钢吊车梁的加固试验研究，根据试验结果提出了一种新的破损钢车梁修复与加固方案，并对加固前后梁的可靠度变化做了分析。

关键词：钢吊车梁损伤可靠度加固试验吊车

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钢吊车梁的加固试验研究

工业建筑 2000年第12期30卷 48-50页

作者：李斌田志昌孙祯包头钢铁学院建筑工程系包头014010

通过对在役钢吊车梁的疲劳损伤的调查研究及试验结果分析 ,提出了一种新的破损钢吊车梁修复与加固方案 ,并做了加固前后的试验分析。

关键词：钢吊车梁损伤修复加固试验工业建筑钢结构

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钢吊车梁的疲劳寿命分析与预测

钢吊车梁的疲劳寿命分析与预测

作者：凌昊重庆大学

学位级别：硕士

作为制造业大国,中国仍然拥有数量庞大的钢结构工业厂房,并且还在不断新建中。钢吊车梁作为钢结构厂房中的重要构成部分和承受交变荷载的结构,如果发生疲劳破坏,会带来严重的人身威胁和经济损失。工业厂房由于其工作的特殊性或者操作人... 详细信息

作为制造业大国,中国仍然拥有数量庞大的钢结构工业厂房,并且还在不断新建中。钢吊车梁作为钢结构厂房中的重要构成部分和承受交变荷载的结构,如果发生疲劳破坏,会带来严重的人身威胁和经济损失。工业厂房由于其工作的特殊性或者操作人员的限制,在使用运行过程中不能时刻监控钢吊车梁的疲劳裂纹扩展并及时进行处理。钢吊车梁的疲劳破坏是一个疲劳裂纹萌生和扩展的长期过程,但疲劳破坏的发生又具有突发性,在疲劳裂纹断裂之前往往没有很明显的表观迹象。故通过疲劳寿命预测来合理规划钢吊车梁的运作和检修维护具有重要的应用价值,也能为钢吊车梁的设计和研究提供一定的参考。本文介绍了钢吊车梁的基本结构和分类,并分析了钢吊车梁的疲劳破坏机理。通过Ansys-Workbench软件建立钢吊车梁的有限元模型,模拟吊车在吊车梁上的整个运行过程。计算分析其应力分布规律、应力-时间历程以及变形及应变分布的规律。通过分析钢吊车梁的等效应力分布图,可以知道钢吊车梁在整个工作循环中的最大等效应力出现在吊车梁的端部支座处。本文采用雨流计数法处理钢吊车梁的应力循环分布,可以得到其应力谱,并作为钢吊车梁疲劳寿命预测的基础。现有的钢结构疲劳寿命的预测方法包括:S-N曲线法、基于损伤力学的线性累积损伤法,基于断裂力学的线弹性断裂力学法和概率断裂力学法,DFR法(细节疲劳额定值法)、以及相关钢结构规程中的预测方法。本文分别通过这六种方法对钢吊车梁模型进行疲劳寿命预测,从结果上来看,线性累积损伤法和DFR法计算得到的寿命预测值较为符合预期,适合作为钢吊车梁疲劳寿命评估的主要方法。影响钢吊车梁疲劳寿命的因素有很多,本文主要讨论吊车梁结构形式和加载特点对疲劳寿命的影响。可以发现如果支座形式采用直角突变型,其疲劳寿命预测值明显要比梯形过渡式、圆弧过渡式和角钢封板式的情况高,说明钢吊车梁采用直角突变型支座能够有效优化其支座处的应力集中,提高其抗疲劳性能。支座加劲肋对于钢吊车梁的抗疲劳性能十分有利,能够有效减小支座处的等效应力,提高其疲劳寿命。对于直角突变型支座的钢吊车梁,其端部腹板上下部分截面高度的比值(即1h/h值)也会对钢吊车梁的抗疲劳性能产生影响。当1h/h?0.5时,吊车梁的疲劳寿命预测值较大,其抗疲劳能力最强。吊车竖向荷载的作用位置也会对吊车梁的疲劳寿命产生影响。当吊车梁上翼缘受到偏心竖向荷载时,吊车梁的疲劳寿命会发生明显降低,故在生产活动中应尽量避免吊车竖向荷载偏心作用于吊车梁上。本文探究了不同加固方案对钢吊车梁疲劳寿命的影响结果,可以发现增加支座加劲肋宽度和加焊角钢的加固方法对疲劳寿命的增加幅度尤为明显且较为经济,在技术和环境条件允许下可以极大提升钢吊车梁的抗疲劳性能。本文主要创新点为将基于损伤力学和断裂力学的疲劳寿命预测方法,以及传统上用于民机疲劳评估领域的DFR法应用于钢吊车梁的领域中,并系统分析比较基于不同原理的疲劳寿命预测值。系统分析了钢吊车梁支座处的支座加劲肋等结构形式对吊车梁疲劳寿命的影响,为钢吊车梁的设计、管理、维修和加固提供依据。

关键词：钢吊车梁疲劳寿命累积损伤 DFR法直角突变型支座