[發明專利]一種起重機主金屬結構剩余疲勞壽命的估算方法

無效

• 申請號: 201010152261.7
• 申請日: 2010-04-14
• 公開（公告）號: CN102221473A
• 公開（公告）日: 2011-10-19
• 發明（設計）人: 王偉雄;謝超;王新華;江愛華;劉柏清;柯研;林曉斌
• 申請（專利權）人: 廣州市特種機電設備檢測研究院
• 主分類號: G01M99/00
• 分類號: G01M99/00;G01N3/00;G01B15/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種起重機主金屬結構剩余疲勞壽命的估算方法，它適用于船廠、港口等工作級別較高的大型起重機實測載荷譜的編制、材料疲勞裂紋擴展曲線的測定、危險位置的無損檢測和主金屬結構疲勞剩余壽命估算，該方法也適用于其他類型起重機的剩余疲勞壽命估算。

背景技術

港口、船廠的大型起重機主要是門座式起重機、造船門式起重機、岸邊橋式起重機等，它們是港口裝卸作業的主要起重設備，具有短暫、重復、周期性循環、起制動頻繁、沖擊載荷大等工作特點，因此在其設計使用期限內，受力構件常因疲勞而出現各種形式的裂紋，若繼續使用隨著載荷的作用裂紋會逐步擴展，最終會突然地失效，在征兆很不明顯的情況下突然斷裂，從而對人民群眾的生命財產和工業安全生產造成嚴重威脅，而且此類設備造價昂貴，少則百萬、多則上億元人民幣。例如2001年7月17日，上海滬東中華造船公司，龍門吊在吊倒塌事故，導致36人死亡，3人重傷，其中包括同濟大學的5位教授和2位博士后，其中直接經濟損失8000多萬元。2008年5月，上海滬東中華造船公司，兩臺龍門吊倒塌，3人死亡，2人重傷，直接經濟損失4766萬元。

據調查，這些裂紋的產生大多都是由疲勞引起的，疲勞破壞作為起重機械金屬結構的主要破壞形式決定了起重機的使用壽命，因此對此類起重機金屬結構進行剩余疲勞壽命估算意義重大。

目前，采用的剩余疲勞壽命估算方法是在不考慮結構中可能已經存在裂紋、或不知道實際裂紋的位置及大小等因素下提出的，由于該方法不對危險位置進行無損檢測，不了解實際可能存在的裂紋，得到的壽命結果可能和實際壽命有很大的出入。由上可知，目前的疲勞壽命估算是在假設起重機初始狀態完美無缺的情況下，通過壽命衰減速率曲線的估算出起重機主梁的疲勞剩余壽命。

疲勞裂紋的擴展壽命預測，主要是基于線彈性斷裂力學的Paris疲勞裂紋擴展速率定律

dadN=C(ΔK)m]]>

其中，a是裂紋尺寸；N是疲勞載荷循環次數；ΔK為裂紋的應力強度因子變化范圍，它和裂紋幾何和載荷相關；c和m為材料常數。Paris的疲勞裂紋擴展速率方程主要表征了裂紋穩定擴展階段，但沒有考慮門檻值、斷裂韌性以及平均應力對疲勞裂紋擴展速率的影響。另外，這一方程也主要針對等幅疲勞載荷。

為了預測實際工程裂紋的疲勞擴展壽命，考慮復雜的變幅載荷工況可能導致的裂紋閉合效應，考慮門檻值、斷裂韌性以及平均應力對疲勞裂紋擴展速率的影響，Forman，Walker，Austen以及美國NASA等對Paris定律進行了修正，這些方程如下：

FormandadN=C·ΔKn(1-R)·Kc-ΔK]]>