【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及起重機(jī)械損傷評(píng)估，具體涉及一種鋼桁式臂架破斷損傷評(píng)估方法。
技術(shù)介紹
1、鋼桁式臂架起重機(jī)作為海上吊裝作業(yè)和起升貨物的主要機(jī)械設(shè)備，被廣泛應(yīng)用于集裝箱船、載駁船和海上風(fēng)電安裝船等船舶領(lǐng)域。鋼桁式臂架結(jié)構(gòu)作為平臺(tái)式起重機(jī)上起吊行車導(dǎo)軌的重要支撐，通常是由上弦桿、下弦桿、橫梁和斜撐桿等桿件焊接而成，具有高負(fù)載、大跨距、高頻次的作業(yè)特征。起重機(jī)的鋼桁式臂架在海上開展起吊作業(yè)時(shí)，經(jīng)常不可避免地承受疲勞、振動(dòng)、碰撞和沖擊等作用，易發(fā)生疲勞開裂、外載致裂等桿件開裂和斷裂的破斷現(xiàn)象。作為海上吊裝大型裝備，鋼桁式臂架破斷情況的快速評(píng)估對(duì)保障人員和工程安全至關(guān)重要。
2、然而，復(fù)雜的桿件組合型式和受力狀態(tài)對(duì)鋼桁式臂架的破斷評(píng)估帶來困難。目前，鋼桁式臂架的損傷分析主要集中在前期設(shè)計(jì)，包括結(jié)構(gòu)強(qiáng)度校核、焊縫強(qiáng)度驗(yàn)算、疲勞壽命驗(yàn)算等；但鋼桁式臂架破斷后剩余強(qiáng)度和作業(yè)能力的評(píng)估方法還相對(duì)欠缺，尤其是尚未建立適用于起重機(jī)作業(yè)模式的鋼桁式臂架破斷損傷評(píng)估方法。
3、鑒于以上，有必要針對(duì)起重機(jī)鋼桁式臂架的破斷部位和損傷程度，構(gòu)建鋼桁式臂架破斷損傷評(píng)估方法，形成統(tǒng)一的鋼桁式臂架損傷評(píng)價(jià)等級(jí)，為鋼桁式臂架起重機(jī)破斷損傷后的剩余強(qiáng)度和作業(yè)能力提供評(píng)價(jià)方法。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的目的在于，解決起重機(jī)鋼桁式臂架在桿件破斷后剩余作業(yè)能力的評(píng)估問題，提出一種鋼桁式臂架破斷損傷評(píng)估方法，通過應(yīng)力比、撓跨比和承載力損失率的破斷評(píng)價(jià)指標(biāo)，針對(duì)鋼桁式臂架破斷情況來量化形成損傷評(píng)估等級(jí)及標(biāo)
2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)的技術(shù)方案如下：一種鋼桁式臂架破斷損傷評(píng)估方法，包括獲取起重機(jī)鋼桁式臂架的結(jié)構(gòu)型式和載荷工況的參數(shù)；
3、獲取鋼桁式臂架桿件的屈服強(qiáng)度 f y，建立以桁臂架作業(yè)工況中所受應(yīng)力 σ和桿件屈服強(qiáng)度 f y為參數(shù)的無量綱應(yīng)力比指標(biāo) r；
4、在桿件應(yīng)力比的基礎(chǔ)上，考慮臂架具體構(gòu)造及負(fù)載作用下的受力特性，將鋼桁式臂架結(jié)構(gòu)細(xì)分為多個(gè)不同位置分區(qū)，鋼桁式臂架結(jié)構(gòu)形式的構(gòu)件層次至少包括上弦桿、下弦桿、橫梁和斜撐桿；
5、以劃分的不同位置分區(qū)和構(gòu)件部位為橫坐標(biāo)，以無量綱應(yīng)力比指標(biāo)r為縱坐標(biāo)，形成破斷損傷評(píng)價(jià)分布圖；
6、所述破斷損傷評(píng)價(jià)分布圖內(nèi)的單元格為根據(jù)桿件撓跨比η和承載力失效率γ在各損傷等級(jí)間的臨界值，形成鋼桁式臂架的損傷等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)；
7、計(jì)算鋼桁式臂架損傷后損傷部分桿件的損傷等級(jí)，與破斷損傷評(píng)價(jià)分布圖中損傷等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)比，依據(jù)對(duì)比結(jié)果對(duì)破斷損傷程度進(jìn)行評(píng)價(jià)。
8、進(jìn)一步的，所述無量綱應(yīng)力比指標(biāo) r的計(jì)算公式為：；
9、式中， r為應(yīng)力比， σ為桁臂架桿件所受應(yīng)力， f y為桿件屈服強(qiáng)度。
10、進(jìn)一步的，所述桿件的撓跨比 η的計(jì)算公式為：；
11、式中， η為撓跨比， ν為臂架撓度變化量， l為臂架的長度。
12、進(jìn)一步的，所述承載力失效率 γ的計(jì)算公式為：
13、；
14、式中， γ為承載力失效率，δ c為構(gòu)件強(qiáng)度減小量， f y為桿件屈服強(qiáng)度， c0為構(gòu)件初始承載力， c1為構(gòu)件損傷后承載力。
15、進(jìn)一步的，考慮臂架具體構(gòu)造及負(fù)載作用下的受力特性，據(jù)此將鋼桁式臂架結(jié)構(gòu)細(xì)分為三類位置分區(qū)，分別編號(hào)為a區(qū)、b區(qū)和c區(qū)；其中a區(qū)通常為臂架安裝段，b區(qū)范圍為臂架過渡段，c區(qū)范圍為臂架起吊段。
16、進(jìn)一步的，所述破斷損傷程度的評(píng)價(jià)，包括根據(jù)鋼桁式臂架的破斷損傷分級(jí)，對(duì)各損傷評(píng)估等級(jí)的鋼桁式臂架結(jié)構(gòu)剩余作業(yè)強(qiáng)度和處理建議：
17、對(duì)損傷評(píng)估等級(jí)為i級(jí)的結(jié)構(gòu)，不進(jìn)行加固；
18、對(duì)損傷評(píng)估等級(jí)為ii級(jí)的結(jié)構(gòu)，可不進(jìn)行立即加固；
19、對(duì)損傷評(píng)估等級(jí)為iii級(jí)的結(jié)構(gòu)，經(jīng)加固后，可提高一個(gè)安全等級(jí)；
20、對(duì)損傷評(píng)估等級(jí)為iv級(jí)的結(jié)構(gòu)，需立即加固，經(jīng)加固后，可提高一個(gè)等級(jí)；
21、對(duì)損傷評(píng)估等級(jí)為v級(jí)的結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)已嚴(yán)重破壞，無法通過加固繼續(xù)承載。
22、本專利技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)和有益效果在于：本專利技術(shù)建立了以分區(qū)和構(gòu)件部位為橫坐標(biāo)和無量綱應(yīng)力比指標(biāo)為縱坐標(biāo)的破斷損傷評(píng)價(jià)分布圖，避免了傳統(tǒng)的分析法中選取大量指標(biāo)體系的復(fù)雜性。本專利技術(shù)通過簡捷的損傷指標(biāo)和評(píng)判方法，全面考慮了具體臂架結(jié)構(gòu)下的破斷損傷程度，能夠更準(zhǔn)確、普適、快捷地評(píng)價(jià)臂架破斷損傷情況。
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1.一種鋼桁式臂架破斷損傷評(píng)估方法，其特征在于，包括起重機(jī)鋼桁式臂架的臂架參數(shù)和載荷工況的參數(shù)初始化，建立并計(jì)算破斷損傷指標(biāo)，基于臂架構(gòu)造及負(fù)載作用進(jìn)行桿件位置分區(qū)，構(gòu)建破斷損傷評(píng)價(jià)分布圖，形成鋼桁式臂架的破斷損傷分級(jí)及標(biāo)準(zhǔn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋼桁式臂架破斷損傷評(píng)估方法，其特征在于，所述臂架參數(shù)為臂架桿件所受應(yīng)力σ和桿件屈服強(qiáng)度fy，并建立無量綱應(yīng)力比指標(biāo)R。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋼桁式臂架破斷損傷評(píng)估方法，其特征在于，所述桿件位置分區(qū)是基于應(yīng)力比指標(biāo)R，考慮臂架具體構(gòu)造及負(fù)載作用下的受力特性，將鋼桁式臂架結(jié)構(gòu)細(xì)分位置或功能分布。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋼桁式臂架破斷損傷評(píng)估方法，其特征在于，所述破斷損傷評(píng)價(jià)分布圖是以位置分區(qū)和構(gòu)件部位為橫坐標(biāo)，以無量綱應(yīng)力比指標(biāo)R為縱坐標(biāo)，構(gòu)建破斷損傷評(píng)價(jià)分布圖。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋼桁式臂架破斷損傷評(píng)估方法，其特征在于，所述破斷損傷評(píng)價(jià)分布圖內(nèi)的單元格為根據(jù)桿件撓跨比η和承載力失效率γ在各損傷等級(jí)間的臨界值，形成鋼桁式臂架的損傷等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。
6.根據(jù)
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種鋼桁式臂架破斷損傷評(píng)估方法，其特征在于，所述無量綱應(yīng)力比指標(biāo)R的計(jì)算公式為：
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種鋼桁式臂架破斷損傷評(píng)估方法，其特征在于，所述桿件的撓跨比η的計(jì)算公式為：
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種鋼桁式臂架破斷損傷評(píng)估方法，其特征在于，所述承載力失效率γ的計(jì)算公式為：
10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種鋼桁式臂架破斷損傷評(píng)估方法，其特征在于，考慮臂架具體構(gòu)造及負(fù)載作用下的受力特性，據(jù)此將鋼桁式臂架結(jié)構(gòu)細(xì)分為三類位置分區(qū)，分別編號(hào)為A區(qū)、B區(qū)和C區(qū)；其中A區(qū)通常為臂架安裝段，B區(qū)范圍為臂架過渡段，C區(qū)范圍為臂架起吊段。
11.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種鋼桁式臂架破斷損傷評(píng)估方法，其特征在于，所述破斷損傷程度的評(píng)價(jià)，包括根據(jù)鋼桁式臂架的破斷損傷分級(jí)，對(duì)各損傷評(píng)估等級(jí)的鋼桁式臂架結(jié)構(gòu)剩余強(qiáng)度和修復(fù)建議：
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種鋼桁式臂架破斷損傷評(píng)估方法，其特征在于，包括起重機(jī)鋼桁式臂架的臂架參數(shù)和載荷工況的參數(shù)初始化，建立并計(jì)算破斷損傷指標(biāo)，基于臂架構(gòu)造及負(fù)載作用進(jìn)行桿件位置分區(qū)，構(gòu)建破斷損傷評(píng)價(jià)分布圖，形成鋼桁式臂架的破斷損傷分級(jí)及標(biāo)準(zhǔn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋼桁式臂架破斷損傷評(píng)估方法，其特征在于，所述臂架參數(shù)為臂架桿件所受應(yīng)力σ和桿件屈服強(qiáng)度fy，并建立無量綱應(yīng)力比指標(biāo)r。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋼桁式臂架破斷損傷評(píng)估方法，其特征在于，所述桿件位置分區(qū)是基于應(yīng)力比指標(biāo)r，考慮臂架具體構(gòu)造及負(fù)載作用下的受力特性，將鋼桁式臂架結(jié)構(gòu)細(xì)分位置或功能分布。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋼桁式臂架破斷損傷評(píng)估方法，其特征在于，所述破斷損傷評(píng)價(jià)分布圖是以位置分區(qū)和構(gòu)件部位為橫坐標(biāo)，以無量綱應(yīng)力比指標(biāo)r為縱坐標(biāo)，構(gòu)建破斷損傷評(píng)價(jià)分布圖。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋼桁式臂架破斷損傷評(píng)估方法，其特征在于，所述破斷損傷評(píng)價(jià)分布圖內(nèi)的單元格為根據(jù)桿件撓跨比η和承載力失效率γ在各損傷等級(jí)間的臨界值，形成鋼桁式臂架的損傷等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。
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【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：周游，陸慧，程俊，鄭加洲，馬林軍，田潤秋，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：南京中船綠洲機(jī)器有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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