[發(fā)明專利]一種考慮約束效應(yīng)的鋼吊車梁結(jié)構(gòu)完整性評估方法

有效

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• 申請日: 2017-11-30
• 公開（公告）號: CN108051161B
• 公開（公告）日: 2020-04-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吳佰建;李兆霞;郭華涇
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號: G01M5/00
• 分類號: G01M5/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 吳飛

本發(fā)明公開一種考慮約束效應(yīng)的鋼吊車梁結(jié)構(gòu)完整性評估方法，包括如下步驟：對處于服役期的鋼吊車梁進(jìn)行檢測，獲得鋼吊車梁中裂紋幾何參數(shù)、軌道偏心距e₀、以及實際工作荷載下的吊車輪壓P_y0；然后建立含裂紋的鋼吊車梁的三維有限元模型，從上述模型中提取鋼吊車梁裂紋前沿的應(yīng)力強(qiáng)度因子K和約束效應(yīng)表征參量T應(yīng)力；考慮T應(yīng)力對結(jié)構(gòu)完整性的影響，修正R6失效判定準(zhǔn)則；最后運(yùn)用修正的R6失效判定準(zhǔn)則判定鋼吊車梁的結(jié)構(gòu)完整性。該評估方法考慮了裂紋前沿的約束效應(yīng)(T應(yīng)力為表征參量)對吊車梁的結(jié)構(gòu)完整性的影響，能夠用于帶有裂紋服役的鋼吊車梁的安全生產(chǎn)評估，可以提高整體結(jié)構(gòu)的安全儲備，更好地保障含缺陷的鋼吊車梁的安全生產(chǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種鋼吊車梁結(jié)構(gòu)完整性評估方法，特別涉及一種考慮約束效應(yīng)的鋼吊車梁結(jié)構(gòu)完整性評估方法，屬于鋼吊車梁安全生產(chǎn)評估領(lǐng)域。

背景技術(shù)

吊車梁長期承受由于吊車反復(fù)來回運(yùn)動引起的循環(huán)載荷，再加之軌道偏心的影響，在腹板與上翼緣的焊縫附近容易形成疲勞裂紋。尤其是重級工作制吊車梁，操作頻繁，檢測到裂紋的現(xiàn)象較為普遍，且多為表面橢圓裂紋。

約束效應(yīng)作為興起于20世紀(jì)70年代的斷裂概念，是表征試件的幾何形狀、裂紋配置以及加載方式對材料的斷裂韌性的影響。大量研究證明，約束參量——T應(yīng)力為正值時，會提高應(yīng)力三軸度水平，降低材料的斷裂韌性；T應(yīng)力為負(fù)值時，會降低應(yīng)力三軸度水平，提高材料的斷裂韌性。所以，約束效應(yīng)會很大程度影響上含缺陷結(jié)構(gòu)的完整性。研究表明，在吊車輪壓和水平載荷共同作用下，鋼吊車梁的裂紋前沿會形成很大的正T應(yīng)力，從而降低材料的斷裂韌性。采用傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)完整性評估方法得出的結(jié)果會偏于樂觀，從而消耗結(jié)構(gòu)的安全儲備，甚至引發(fā)工程事故。

因此，需要一種新的鋼吊車梁的結(jié)構(gòu)完整性評估的方法來解決上述問題。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：由于傳統(tǒng)的鋼吊車梁結(jié)構(gòu)完整性評估方法存在評估結(jié)果不當(dāng)?shù)膯栴}，本發(fā)明針對帶有裂紋服役的工業(yè)廠房的鋼吊車梁的安全生產(chǎn)問題，提供一種考慮約束效應(yīng)的鋼吊車梁結(jié)構(gòu)完整性評估方法。

技術(shù)方案：本發(fā)明所述的一種考慮約束效應(yīng)的鋼吊車梁結(jié)構(gòu)完整性評估方法，包括下述步驟：

步驟1，對處于服役期的鋼吊車梁進(jìn)行檢測，獲得鋼吊車梁中裂紋幾何參數(shù)、軌道偏心距e₀、以及實際工作荷載下的吊車輪壓P_y0；

步驟2，根據(jù)步驟1獲得的檢測數(shù)據(jù)，運(yùn)用有限元軟件建立含裂紋的鋼吊車梁的三維有限元模型；

步驟3，從上述有限元模型中提取鋼吊車梁裂紋前沿的應(yīng)力強(qiáng)度因子K和約束效應(yīng)表征參量T應(yīng)力；

步驟4，考慮T應(yīng)力對結(jié)構(gòu)完整性的影響，修正R6失效評定準(zhǔn)則；

步驟5，運(yùn)用修正的R6失效評定準(zhǔn)則判定鋼吊車梁的結(jié)構(gòu)完整性。

上述步驟1中，主要檢測鋼吊車梁上翼緣與腹板的連接焊縫周圍萌生的裂紋，然后用表面橢圓裂紋擬合實際裂紋，獲得鋼吊車梁中裂紋幾何參數(shù)。裂紋幾何參數(shù)包括裂紋的實際位置和尺寸，其中，裂紋尺寸包括裂紋的長半軸長度2c和短半軸長度2a。

步驟2中，建立所述三維有限元模型時，施加的載荷包括吊車輪壓P_y和水平載荷P_x，其中，吊車輪壓P_y的值介于吊車最小輪壓值P_ymin和最大輪壓值P_ymax之間，水平載荷P_x為吊車擺動等引起的橫向水平力作用于每個輪壓處的標(biāo)準(zhǔn)值，

P_x＝αP_ymax (1)

上式中，α為豎向荷載向橫向荷載轉(zhuǎn)換的經(jīng)驗系數(shù)，對于軟鉤吊車，α＝0.1；對于抓斗或磁盤吊車，α＝0.15；對于硬鉤吊車，α＝0.2。