考慮局部動力效應影響的大型起重機壽命預測分析

趙為健 郝兆波

摘要：隨著經(jīng)濟的發(fā)展和科技的進步，大型起重機被廣泛的應用在工業(yè)上，其在在為工業(yè)發(fā)展提供便利的服務的同時，我們也應該看到其自身問題。起重機作為一種機械，在運行的過程中，難免會后受到外部環(huán)境和工礦的的影響，特別是局部動力效應的影響，而出現(xiàn)磨損或是零部件損壞問題。長期下去勢必會減少起重機的使用壽命，給企業(yè)帶來一定損失，對局部動力效應影響下的大型起重機壽命進行預測勢在必行。本文主要從局部動力效應影響下的大型起重機壽命預測重要性、對大型起重機隨機地震進行分析等方面，對局部動力效應影響的大型起重機壽命預測進行相應分析。

中圖分類號：TU311文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791(2012)04(a)-0000-00

隨著現(xiàn)代化進程不斷的加快，大型起重機的滿載率也在不斷的加大，其工作繁忙程度也在不斷的加重，一些起重機在處在高應力水平工作，甚至超出了其應力水平，這對那些大型老齡化起重機來說是比較危險的，隨時都會出現(xiàn)安全問題，甚至給企業(yè)和社會造成嚴重的經(jīng)濟損失，尤其是在局部動力效應作用下的大型起重機更加危險。在這種情況下，就應該對局部動力效應影響下的大型起重機壽命進行預測，以避免造成不必要的損失。大型起重機安全壽命問題變得越來越重要。如何更好的對局部動力效應響應下的大型起重機壽命進行預測，已經(jīng)成為相關部門值得思索的事情。

1局部動力效應影響下的大型起重機壽命預測重要性

大型起重機壽命預測問題，一直是工程研究人員研究的重點項目。畢竟起重機是石油化工、建筑、水電力以及機械等行業(yè)必不可少的設備。隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展和改革開放的不斷深入，國外的一些新舊起重機設備被引進國內。因其實際工作荷載與實際工作壽命有一定差距，有時還會出現(xiàn)一定偏差，致使一些設備的更新及報廢時間沒有同意的標準，企業(yè)中有的設備已經(jīng)工作了多年，其使用壽命及報廢時間是現(xiàn)代企業(yè)急切關注的事情。對于起重機安全工作壽命來說，就是指其在運行一段時間后，起重機損傷已經(jīng)累積到一定程度之前，仍能進行正常工作的時間，在一定程度上是取決于其金屬結構的破壞。一旦起重機金屬結構出現(xiàn)不同程度的破壞，起重機就會出現(xiàn)及其嚴重的后果。如，起重機在建筑工地進行施工的過程中，常會出現(xiàn)重機倒塌事故，影響建筑施工企業(yè)正常運轉和給人們生命財產(chǎn)安全帶來一定隱患。要知道我國是人口大國，每一年都會進行各種建筑和施工，在這對起重機的需求量越來越大，隨著起重機數(shù)量的增多，起重機的事故也隨之增多，在企業(yè)人員傷亡事故中的比例也呈逐年上升的趨勢。其技術結構支付在，一旦在局部動力效應的作用下就會出現(xiàn)相應裂紋，甚至出現(xiàn)結構斷裂事故。在這種情況下，有必要對大型起重機壽命進行預測，以避免不必要的損失。

2對大型起重機隨機地震和局部動力進行分析

2.1對大型起重機隨機地震進行分析

正常情況下，要對要對動力效應影響下的大型起重機進行壽命預測，應該對起重機進行隨機分析，對起重機的局部動力效應進行相應分析，并用相應公式推算出起重機壽命預測公式以及 動力效應對起重機壽命預測的影響。隨機地震公式為：

m ?+cy+ky=-mexg其中m是指質量陣，c是指阻尼陣，k是指剛度陣，xg是指地面加速度，而e則是指慣性力列矢量。

對于e來說，其在三維自由度對應的元素中屬于非零元素，在三轉角自由度上對應元素為零元素。正常情況下，當e中的非零元素值為42.5時，其動力是放大的系數(shù)。在對隨機地震進行相應分析的時候的，只需要給出地面加速度的功率譜密度，就能對起重機的地震響應統(tǒng)計概率進行相應分析。但是值得注意的使這其中加速度的功率譜密度事實上一個虛擬的簡諧加速度，其能求出隨機地震位移譜密度。當?shù)卣鹞灰七_到最大值的時候，其能確定期望值與標準差，并在此基礎上對慣性力列矢量進行分析，進而得到地面結構為42.5m時的加速度。

2.2對局部動力進行分析

因起重機是由桿系結構構成的，其以曲變形為主，在對每一個單元進行相應分析的時候，都應該著重考慮單元局部動內力的影響。正常情況下，其是以限元法為基礎進行相應節(jié)點都是量地作用在節(jié)點上的。因此，梁的單元驅動方程為：

（EJy"）"+my+cy=0。在上述公式的基礎上還要對單元梁進行假設，并假設出梁單元內中一點位移，其公式為：Y(x,t)=W(x,t)+nδ。其中W(x,t)是指局部動力位移，δ是指梁單元節(jié)點位移列矢量，n是指形函數(shù)矩陣。正常情況下，常將W(x,t)的影響忽略不計，但是可以將其代入（EJy"）"+my+cy=0中，算出單元局部動力，以便更好的算出起重機動力相應及局部動力計算。在對起重機動力相應及局部動力計算的時候，可以將起重機看作一個梁單元系統(tǒng)，在對動力值進行極端的時候，可以將時間定為8s，可以計算出當主梁跨中時，其撓度最大，其危險性也最大。從上述分析中可以看出局部效應對壽命預測是有一定影響的。

3結語

就目前來看，對大型起重機壽命進行預測是十分必要的。畢竟起重機在常在不同環(huán)境下進行工作，受局部效應的影響在一定程度上會減少自身壽命。一旦起重機在已經(jīng)出現(xiàn)故障的情況下仍然進行進行相應的工作，而又不知道起重機壽命，也沒有對起重機剩余壽命進行評估。在這種情況下，很可能出現(xiàn)安全隱患。其不僅會給企業(yè)帶來一定損失，同時也會危害人們生命健康。要想保證起重機正常運行，避免不必要的損失，就應該對起重機壽命進行預測，這樣可以知道起重機壽命，當起重機已經(jīng)老化到一定程度，可以不使用，避免經(jīng)濟損失和人員傷亡。

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