對(duì)起重機(jī)械金屬結(jié)構(gòu)疲勞可靠性分析探討

雷海濤

摘 要：隨著我國工業(yè)現(xiàn)代化的不斷發(fā)展，工業(yè)設(shè)備的自動(dòng)化與機(jī)械化程度不斷提高。在設(shè)備自動(dòng)化與機(jī)械化發(fā)展過程中，起重機(jī)械發(fā)揮著重要的作用，被廣泛應(yīng)用于各大工業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中。因此本文將結(jié)合起重機(jī)機(jī)械的特點(diǎn)，分析起重機(jī)機(jī)械金屬結(jié)構(gòu)疲勞的成因并提出解決辦法，有效提高起重機(jī)械運(yùn)行的安全性與可靠性，促進(jìn)工業(yè)的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：起重機(jī)械金屬結(jié)構(gòu);疲勞斷裂;可靠性;分析探討

前言：在現(xiàn)代化的工業(yè)中，起重機(jī)械是不可缺少的重要工程設(shè)備，在工程領(lǐng)域中應(yīng)用起重機(jī)械可以極大的減少人工勞動(dòng)，提高工程的生產(chǎn)效率。起重機(jī)械是以間歇、周期性重復(fù)的方式運(yùn)行，會(huì)起吊不同重量的載荷，同時(shí)起重機(jī)械的工作環(huán)境也會(huì)影響起重機(jī)械的運(yùn)行。當(dāng)起重機(jī)械需要經(jīng)常起吊比較中的重物且使用頻率比較高的情況下，久而久之會(huì)導(dǎo)致起重機(jī)械的金屬結(jié)構(gòu)出現(xiàn)疲勞斷裂的情況，對(duì)起重機(jī)械的可靠性產(chǎn)生不良的影響，甚至?xí)l(fā)重大事故，因此需要對(duì)起重機(jī)械的金屬結(jié)構(gòu)進(jìn)行疲勞可靠性進(jìn)行分析研究。

一、起重機(jī)械金屬結(jié)構(gòu)疲勞斷裂的原因

起重機(jī)械的金屬結(jié)構(gòu)相當(dāng)于起重機(jī)械的骨架，在起重機(jī)械的工作循環(huán)中承受著自重載荷、額定載荷、沖擊載荷、動(dòng)載荷等載荷的沖擊。在起重機(jī)械循環(huán)往復(fù)和高負(fù)荷的運(yùn)行下，其金屬結(jié)構(gòu)的一個(gè)或一些點(diǎn)在干擾應(yīng)力的影響下，不斷循環(huán)，當(dāng)應(yīng)力循環(huán)次數(shù)達(dá)到一定程度后產(chǎn)生微小裂縫，這些微小裂縫會(huì)隨著應(yīng)力循環(huán)次數(shù)的增加不斷擴(kuò)散，最終導(dǎo)致金屬結(jié)構(gòu)突然斷裂。研究起重機(jī)械金屬結(jié)構(gòu)疲勞斷裂的問題，可以幫助我們更好的掌握起重機(jī)械金屬結(jié)構(gòu)的實(shí)際運(yùn)行壽命，為起重機(jī)械安全穩(wěn)定運(yùn)行打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，提高起重機(jī)械使用的安全性與可靠性。

二、起重機(jī)械金屬結(jié)構(gòu)疲勞斷裂可靠性分析

通過對(duì)起重機(jī)械金屬結(jié)構(gòu)疲勞斷裂的研究可以得知，起重機(jī)械的疲勞斷裂要經(jīng)過產(chǎn)生裂縫，裂縫擴(kuò)展，疲勞斷裂三個(gè)時(shí)期，需要較長時(shí)間的積累。想要提高起重機(jī)械在工程生產(chǎn)中的機(jī)械可靠性，減少機(jī)械疲勞斷裂的可能，需要對(duì)起重機(jī)械的信息與各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，并做好相關(guān)的金屬疲勞性試驗(yàn)。在起重機(jī)械實(shí)際使用中，疲勞斷裂發(fā)生前金屬結(jié)構(gòu)往往沒有明顯的變形，起重機(jī)械仍然可以正常工作，因此疲勞斷裂是突發(fā)性的事故。隨著越來越多起重機(jī)械疲勞斷裂的情況出現(xiàn)，人們對(duì)于起重機(jī)械可靠性的重視程度不斷增加。

我國對(duì)于起重機(jī)械金屬結(jié)構(gòu)的疲勞斷裂給予了足夠的重視，通過對(duì)起重機(jī)械的正軌、半偏、全偏等三種箱型梁進(jìn)行研究，我國已經(jīng)掌握了金屬結(jié)構(gòu)疲勞壽命的計(jì)算方法，以及疲勞斷裂的曲線內(nèi)容等，在學(xué)術(shù)界中具有重要的地位，其成果已應(yīng)用到起重機(jī)械的實(shí)際生產(chǎn)中。以下是幾種分析起重機(jī)械疲勞斷裂可靠性的方法。

1.斷裂力學(xué)法

斷裂力學(xué)法可以在一定程度上改善應(yīng)立法上的缺陷，此種方法的基礎(chǔ)是斷裂力學(xué)，通過對(duì)起重機(jī)械的裂紋進(jìn)行研究，對(duì)起重機(jī)械的斷裂拓展等進(jìn)行評(píng)估?？梢詫⑵鹬貦C(jī)械斷裂的過程進(jìn)行細(xì)致的描述，在理論方面可以更加合理的分析斷裂的過程。但斷裂力學(xué)法的數(shù)據(jù)不夠精確，因起重機(jī)械的工作環(huán)境較為惡劣，且實(shí)際應(yīng)用中的荷載不同，因此難以對(duì)起重機(jī)械的裂紋進(jìn)行準(zhǔn)確的判斷，從而出現(xiàn)計(jì)算的誤差。

2.局部應(yīng)力應(yīng)變法

此種方法是評(píng)估起重機(jī)械使用壽命最常用的一種方法，在我國工業(yè)等各領(lǐng)域的疲勞壽命評(píng)估中十分重要，被廣泛應(yīng)用到各大領(lǐng)域。但局部應(yīng)力應(yīng)變法無法對(duì)起重機(jī)械進(jìn)行高強(qiáng)度疲勞的應(yīng)力計(jì)算，在算法方面存在一定的缺陷，從而導(dǎo)致因計(jì)算經(jīng)驗(yàn)的不足而造成的計(jì)算誤差。

3.神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算法

在分析起重機(jī)械疲勞可靠性的過程中，其他方法都存在著一定的理論缺陷。實(shí)際的工程應(yīng)用中難以用方程和公式進(jìn)行全方面的計(jì)算，盡管可以利用極限狀態(tài)方程，使起重機(jī)械疲勞斷裂的數(shù)據(jù)盡可能的趨向于準(zhǔn)確值，但是卻不可避免存在一定的計(jì)算缺陷，需要進(jìn)一步的研究與發(fā)展。在此背景下，研究人員開始利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算法對(duì)起重機(jī)械的疲勞斷裂進(jìn)行研究，通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)函數(shù)的近似替代等方法，有效的解決疲勞斷裂可靠性分析中的各種數(shù)據(jù)，極大的提高計(jì)算的準(zhǔn)確度。因神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算法的計(jì)算思路簡(jiǎn)單且編程容易，被廣泛應(yīng)用在工程的各大領(lǐng)域中。

三、加強(qiáng)對(duì)起重機(jī)械疲勞程度的計(jì)算

在實(shí)際的工業(yè)生產(chǎn)中，我們可以建立一套較為全面的計(jì)算系統(tǒng)，通過運(yùn)用具體的計(jì)算方法實(shí)現(xiàn)對(duì)起重機(jī)械疲勞程度的全面計(jì)算與分析，在起重機(jī)械的制造過程中配合嚴(yán)格的焊接方法，盡可能的降低起重機(jī)械疲勞斷裂的出現(xiàn)可能性，提高起重機(jī)械在工程應(yīng)用中的可靠性，在對(duì)疲勞程度計(jì)算的數(shù)據(jù)分析與整理過程中，制定系統(tǒng)的解決方案，切實(shí)保障工業(yè)生產(chǎn)中起重機(jī)的正常工作，避免疲勞斷裂事故的產(chǎn)生。

結(jié)束語

隨著我國工業(yè)的不斷發(fā)展，對(duì)起重機(jī)的應(yīng)用越來越廣泛，要求也隨之提高。因此起重機(jī)械的工作可靠性是影響工業(yè)生產(chǎn)效率的關(guān)鍵因素。本文通過目前學(xué)術(shù)界的研究狀況，指出起重機(jī)械疲勞斷裂出現(xiàn)的因素和解決方法，希望提高工業(yè)生產(chǎn)中起重機(jī)械的可靠性，建立與完善相關(guān)的保障體系，防止起重機(jī)械應(yīng)用中安全事故的出現(xiàn)，促進(jìn)工業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展。

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