《在懸掛吊車作用下空間格線結構疲勞問題的深入研究》是依託太原理工大學，由雷宏剛擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：在懸掛吊車作用下空間格線結構疲勞問題的深入研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：雷宏剛
- 依託單位：太原理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
空間格線結構在懸掛吊車作用下的疲勞問題至今仍是困擾學術界和工程界的一大難題。本項目重點開展五項關鍵問題研究：（1）選擇6個懸掛吊車網架結構，進行大量的現場實測和理論分析，以建立懸掛吊車標準疲勞載荷譜。（2）在國內已有試驗數據的基礎上，再進行兩類節點五種構造286個試件的常幅和變幅疲勞試驗,以建立公認的疲勞曲線；重點開展2個6mx6m的網架模型疲勞試驗（焊接球節點及螺栓球節點各一個），探索結構整體的疲勞性能；藉助金相分析、疲勞裂紋擴展速率及殘餘應力的測定等，揭示疲勞破壞機理及影響因素。（3）建立基於機率論和可靠度理論的空間格線結構疲勞極限狀態設計法。（4）建立基於累積損傷理論和斷裂力學理論的空間格線結構疲勞壽命估算方法。本項目的研究成果將成為我國《鋼結構設計規範》和《空間格線結構技術規程》補充修訂的重要依據。
結題摘要
懸掛吊車作用下網架結構的疲勞關鍵是節點連線的疲勞。本項目以網架結構整體和節點連線為研究對象，採用試驗研究、有限元模擬和理論分析等研究手段，重點探討了網架結構懸掛吊點的疲勞載荷譜編制、靜力及疲勞性能、疲勞破壞機理和疲勞壽命估算等。主要結果為：（1）基於自製的加荷裝置和AMSLER疲勞試驗機，累計完成兩種不同節點連線型式（29個“管—球”節點試件和39個“十字板—球”節點試件）和五種不同規格高強度螺栓（M22—9個試件、M27—8個試件、M30—11個試件、M36—8個試件、M39—3個試件）的靜力、常幅及變幅疲勞試驗，回歸分析得出相應的S-N曲線；（2）採用有限元分析軟體ABAQUS和ANSYS，針對某在役螺栓球和焊接空心球節點網架進行整體靜力和動力分析，並就不同型式的熱點應力及各種初始缺陷等因素進行了大量的理論分析，定量地分析了各種缺陷對其影響程度及建立了相應的SCF公式，如：十字形板—焊接空心球節點，其SCF取值區間為3.176～5.365；管—球節點，其SCF取值區間為2.055～4.860；高強度螺栓缺口有效應力集中係數為5.8～6.9；（3）首次針對螺栓球節點網架和焊接空心球節點網架的控制懸掛吊點進行疲勞載荷譜編制，並就網架結構中易發生疲勞破壞的桿件區域進行了探討；（4）模擬分析了不同型式懸掛吊點連線各種因素對其疲勞強度的影響，並探討了高強度螺栓疲勞強度的各種影響因素；（5）採用金相分析揭示了各種類型的疲勞試件對應的疲勞破壞機理，並提出了相應的提高疲勞強度的有效措施；（6）採用基於累積損傷理論和斷裂力學對不同型式懸掛吊點和不同規格的高強度螺栓的疲勞壽命進行估算，從而建立以熱點應力幅為參量的疲勞設計方法，如：十字形板—焊接空心球節點，其 Mpa；管—球節點，其[〖∆σ〗_h ]_(2×〖10〗^6 )=66N⁄〖mm〗^2 。本項目的研究成果將為空間格線結構懸掛吊點疲勞設計相關條文的修訂提供依據。
