探究起重机械疲劳断裂可靠性分析的新进展

朱敏（江苏省特种设备安全监督检验研究院扬州分院，江苏扬州 225003）

探究起重机械疲劳断裂可靠性分析的新进展

朱敏
（江苏省特种设备安全监督检验研究院扬州分院，江苏扬州 225003）

随着建设工程的快速发展，起重机械获得的关注度较高，在整体上的研究有了很大的进步。与一般机械有很大的不同，起重机械的负荷比较庞大，在工地当中的任务量较大，一旦出现了较大的损坏，将直接导致安全事故的发生，届时所产生的恶劣影响突出。针对起重机械疲劳断裂可靠性进行分析，能够了解到起重机械的运行难点、重点等，掌握好具体的使用限制，选择匹配的方法来维护，提高效率与质量。从目前所掌握的情况来看，起重机械疲劳断裂可靠性分析，获得了业界和社会的高度关注，并且影响了机械设备的研究方向。文章针对起重机械疲劳断裂可靠性分析的新进展进行讨论，并提出合理化建议。

起重机械 疲劳 可靠性 断裂 进展

1 起重机械疲劳断裂

在起重机械的相关组成部件当中，疲劳断裂是最常见的破坏形式。在多数情况下，起重机械的基础部件或者是存在裂缝的部件，经过长久的运行后，倘若低于其强度的极限，或者是达到了断裂临界应力的静应力作用时，基本上不会产生断裂的现象。但是，这种情况如果是长久的保持，那么每一个部件所遭受到的破坏都会不断的加重，最终造成原来的裂缝，或者是原来完整的部件持续发生损坏，从而产生“疲劳断裂”的现象。在目前的研究当中，认为疲劳断裂是经过三个阶段来完成的，分别为裂纹产生——裂纹扩展——疲劳断裂。在整个过程中，疲劳断裂并非没有任何的表现，而是会表现出一些细微的问题，但常常被主观忽视。另外，疲劳断裂产生的原因比较复杂。例如，有研究认为，该现象的出现，与应力循环次数、应力的大小等等，存在非常密切的关系。倘若应力表现为较小的情况，但是循环次数较多，那么起重器械的部件使用时间就会不断的增加，最终造成疲劳断裂的故障。

2 起重机械疲劳断裂可靠性的分析

机械设备的研究，需要很长的时间来完成，不仅要在现实工作中搜集较多的数据和信息，同时还要开展大量的试验研究。对于疲劳断裂而言，现阶段已经明确了相关概念及理论。疲劳断裂表现为“损伤积累”的过程。在多数情况下，疲劳断裂之前，并不会出现特别明显的变形情况，起重机械仍然可以正常的使用，因此该项故障的发生，经常表现为突然的特点。

随着研究的不断加深和疲劳断裂事故的增加，疲劳断裂已经在全部的工业事故当中，占有相当大的比例。据不完全统计，疲劳断裂占有工业事故的15%左右，已经引起了社会上的高度关注。值得注意的是，疲劳断裂不仅仅会造成起重机械的损坏，其对周边的破坏也非常的严重。例如，某炼钢厂的125t级别铸造起重机应用过程中，主梁发生严重断裂，导致起重机整体发生严重的坍塌，对周边工作人员造成严重伤亡，对社会构成了很大的舆论压力，对企业造成的损失也无法估计。由此可见，其中机械的疲劳断裂可靠性分析，还是应该进一步的分析和研究。

我国在该方面的研究当中，部分学者开始对正轨、半偏、全偏3种其中机箱行梁在常幅循环应力作用下的疲劳强度进行深入的研究，获得了较多的工作成果。例如，我国已经掌握了相关的疲劳断裂曲线内容、剩余疲劳寿命的计算公式等等。除此之外，学术界对疲劳断裂可靠性的分析，不断的与客观实践进行融合。例如，普通起重机械部件的疲劳寿命计算方法，已经能够充分结合焊接箱型主梁疲劳，从而进行深入的探讨，由此来更好的指导焊接工作、主梁制造工作等等，将疲劳断裂的可能性降低。

3 起重机械疲劳断裂可靠性分析的新进展

3.1 理论的新进展

当前的起重机械研究，对于疲劳断裂可靠性的关注度特别高。当前的理论层面获得了较大的进步。例如，学术界的研究人员，将影响疲劳断裂的不确定因素作为随机变量来分析，通过随机有限元的理论、可靠性设计的理论，配合概率和数理统计的方法，针对疲劳断裂可靠性进行全面的分析。由此，提出了一种基于随机有限元法的疲劳断裂可靠性分析的新方法。该方法能够与客观实际较好的融合，尤其是对不确定因素的把控比较健全，可以考虑到现实工作的较多内容，对实际操作的指导意义较大。

3.2 分析方法的新进展

对于起重机械而言，械疲劳断裂可靠性的研究还有很大的空间，除了在理论层面获得了新的进步外，相关的分析方法也有较大的改变。当前，起重机械对工程的重要性非常突出，暂时找不出其他的替代产品。因此，针对械疲劳断裂可靠性的分析方法进行优化，一方面可健全疲劳断裂的避免措施，另一方面对新机械的加工、设计也有很大的帮助。目前，对于起重机械疲劳断裂可靠性分析中的隐式极限状态方程，提出了一种基于样本筛选的神经网络疲劳可靠性分析方法。该方法利用神经网络具有强大的非线性映射能力，来近似隐式极限状态方程中的输入变量与输出变量的关系，将隐式疲劳断裂可靠性分析转化为显式问题，大大减少了计算失效概率的工作量。通过筛选训练样本，提高了可靠性分析的精度。此外，在应变疲劳断裂可靠性分析方面，提出了新的广义极大似然疲劳试验法，提出了随机应变载荷——强度干涉恒幅疲劳可靠性模型，与Keciguliu的递推法结合可进行变幅和应变载荷谱下的疲劳可靠性分析，形成了应变疲劳断裂可靠性理论和方法的新体系。

4 结语

本文对起重机械械疲劳断裂可靠性分析的新进展展开讨论。当前，学术界对过往的内容和当前的研究进行综合，获得了很多的准确结论，告别了以往的各种“猜想”，实现了研究方向的较强把控，能够及时的将最新成果进行应用，推动了起重机械向前发展。

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