Paris公式在結構裂紋診斷中的應用研究.pdf

1、港機金屬結構故障診斷是保障港口安全生產的一個重要研究課題,對大型港口機械而言,其金屬結構的故障時有發(fā)生,嚴重地影響生產的安全,并造成重大的經濟損失和社會影響.我們運用故障診斷技術對金屬結構件的故障進行狀態(tài)評估和壽命預測,并開發(fā)出軟(硬件)件系統(tǒng)在實踐中應用,并不斷的研究、完善以符合實際.根據港機結構出現裂紋這一主要故障的現狀,本文的主要工作就是以斷裂力學理論為依托,通過實驗,結合有限元技術、APDL、UIDL及VB程序開發(fā)等關鍵技術,對

2、港口機械金屬結構裂紋診斷的關鍵理論Paris公式及應用進行了研究、補充和完善,以更符合企業(yè)的實際生產需要.本論文的主要內容包括:(1)論述了斷裂力學的基本理論及其分支計算斷裂力學發(fā)展趨勢,對疲勞裂紋擴展壽命模型及其在港機金屬結構裂紋壽命預測的應用進行闡述.(2)針對港機金屬結構故障診斷中的核心-Paris公式的應用,對通過無裂紋時建立有限元模型得到結構應力云圖,從而獲得分析裂紋擴展壽命所需應力參數的有效性進行了實驗研究.(3)通過有限元

3、Ansys技術對該實驗中的試件建立有限元模型,對結果進行對照;并利用Ansys計算裂紋試件的應力強度因子同經驗公式進行了對照,驗證了結果的有效性.(4)通過Ansys二次開發(fā)技術對試件中的應力強度因子隨裂紋長度增加而變化的數值進行求解并擬合成曲線,以了解裂紋擴展速度的變化率.在此基礎上,為更精確、更方便的對結構裂紋進行診斷,提出了根據有限元模型,通過二次開發(fā)技術對任意部位的應力強度因子(幅值)及其曲線的求解來對裂紋擴展壽命,速度變化進行

4、診斷的計算框架,對Paris公式的在金屬結構裂紋診斷中的具體運用提供了新思路.(5)通過VB改寫、完善了原有的港機金屬結構故障診斷系統(tǒng),引入標準型鋼數據庫及非標準型鋼幾何特性的計算功能使用戶使用更方便;對于無法得到應力云圖而企業(yè)需要重點巡檢的部位,通過其金屬結構總圖根據專家經驗制成"現場實際應力測試指導圖"集成到所開發(fā)的港機金屬結構裂紋診斷系統(tǒng),為Paris公式的應力值的選取部位提供方便;通過計算M1025門機,繼續(xù)對金屬結構應力云圖進