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起重机械一般工作环境恶劣,且频繁地承受各种载荷的反复作用,为了确保其安全状态,避免起重臂断裂、倾覆等事故发生,必须采取相关安全检测,其中包括对金属结构的检测。
近几年,由于起重机的大范围使用,国内对起重机结构安全、断裂失效等问题进行了许多研究,如采用应力测试系统对平头塔机起重臂断裂失效进行分析[1];采用应力测试评估老旧起重机金属结构[2];应力测试结合无损检测在起重机专用梁式吊具安全评估[3];腹板加高门式起重机的应力测试及分析,以判定改造后的设备是否满足工况需求[4]。
应力测试是验证起重机金属结构承载能力的Z直接、Z有效的手段。测量金属结构主要受力部位的应变、应力,进行强度、刚度校核,并且可通过动态测量,测出结构的动态特性。
起重机械金属结构应力测量主要分为:
校核性测量
改进性测量
验证结构强度(刚度)是否满足理论计算要求。例如,新产品鉴定性检测。
产品改进,确定安全储备,减轻结构自重。
优选性测量
增潜性测量
各种设计产品的方案比较、试验研究性检测。
产品改造,提高结构承载能力。
测量方法
应变电测法是用电阻应变片先测出构件的表面应变,再根据应力、应变的关系式来确定构件表面应力状态的一种实验应力分析方法。
01
应变片布置原则
以港口起重机械为例,其金属结构基本上是由角钢、槽钢、工字钢、T型钢、钢管等型材或由钢板焊成的箱形结构所组成。由各种形式材料组成的结构,通常承受拉(压)、弯、扭等几种外力的作用,其断面上的应力分布比较复杂。
各种断面的应力分布规律
贴片建议
根据应力分布状态:单向平面应力状态
主应力方向已知:
轴向受力构件:应变片可在断面上、下或左、右沿轴向布置。
受弯构件:ZD弯矩处断面的边缘或四角沿轴向布置。
压弯构件:断面上四角不少于四片轴向布置。
主应力方向未知:
受弯构件的正应力与剪应力较大的部位;
断面形状不规则或有突变处;
汇交力系的杆件节点部位。
单向应力状态
在单向拉伸或压缩外力作用下,沿轴向应力方向贴应变片
平面应力状态(主应力方向已知)
沿x和y的方向各贴一枚应变片(或直角应变花)
平面应力状态(主应力方向未知)
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