探究起重机械疲劳断裂可靠性分析的新进展

探究起重机械疲劳断裂可靠性分析的新进展

王翔

中国能源建设集团山西电力建设有限公司山西省太原市030031

摘要：起重机械在需许多行业都有着广泛应用。起重机械在具体应用过程中，其性能会受到外界各项因素影响，这会导致起重机械在具体应用机械疲劳发生叠加，最终将会将会致使起重机械发生断裂，引发安全事故。

关键词：起重机械；疲劳断裂；可靠性

1、研究起重机械疲劳断裂可靠性分析新进展的现实意义

当前阶段，起重机械设备是以间歇、周期性重复的方式运行作用，其能通过吊钩、抓斗以及电磁铁等吊具设备，完成升降操作。然而，由于反复起动制动，各个结构机构都将受到强烈冲击、振动，这就使得载荷呈反向交替作用状态，因此，一些重要构件就要承担不稳定变幅应力的影响，进而降低构件的强度效果。

2、起重机械疲劳断裂

金属疲劳断裂的主要原因通常是由于一个或一些点在干扰应力影响下，不断循环直至数量达到一定程度或符合相应标准时出现裂缝问题，而裂缝问题与断裂材质之间会发生相应的力学反应，进一步导致永久性变化现象形成。研究起重机械疲劳断裂问题的主要基础就是真正准确地了解金属结构的实际运行寿命，为起重机械安全稳定运行提供坚实基础。机械疲劳现象出现的主要条件通常为扰动应力，由于应力相对较好位置是出现疲劳破坏的初始地，在不断运行操作期间逐渐提升，进而导致重机械疲劳断裂问题的出现。通过上述分析可以发现，起重机械疲劳破坏现象发生的流程可分为三个时期：首先为微小疲劳裂缝的出现；其次，在各种应力作用下微小裂缝开始扩散变大；最后，裂缝现象逐渐严重，最终出现断裂问题。

疲劳断裂是起重机械在应用过程中相关部件经常出现的一种故障形式。多数情况下，起重机械中的基础部件，或者因为受到外界因素影响，已经存在裂缝的部件，长期运行后没有超过强度极限，或达到强度临界值静应力下，一般并不会发生断裂。但是，起重机械中部件如果产期都处于该状态，起重机械中的各个部件遭受到的影响则会相会叠加，最终将会对起重机械中的部件造成破坏，这就是疲劳断裂。目前，从人们对起重机械在应用过程中出现的疲劳断裂情况来看，起重机械在应用期间，疲劳断裂经历裂纹产生、裂纹扩展、疲劳断裂三个阶段，具体情况如图1所示：

对于裂缝扩展的速度与方向，是由局部应力集中的金属结构状况与裂缝尖端材料性质控制的。一旦疲劳裂纹达到了临界长度，金属结构材料本身剩余的截面积，就会很难承受施加负荷，导致失效断裂阶段突然处理。由此可判断，断裂产生具有快速且毁灭性的材料失效特点。从市场环境角度看，疲劳断裂阶段的裂缝扩展速度较快，但对金属结构耐久性与使用寿命影响不大，甚至可以忽略。因此，研究人员可根据病害的破坏性质与产生影响将起重机械的疲劳裂纹划分为两个部分，即裂纹形成寿命与裂纹扩展寿命。

2、分析起重机械疲劳断裂可靠性方法

起重机械在具体应用过程中会出现疲劳断裂的主要原因就是，起重机械在长应用过程中，受到损害造成的。疲劳断裂发生前，问题并不会出现明显征兆，因此，人们难以发现问题所在地点。简单的说，起重机械的断裂疲劳发生的都比较突然，其造成的后果都较为严重。因此，在对起重机械断裂现象进行分析期间，应当将具体分析过程中的重点内容集中在疲劳端粒中的可靠性上，针对起重机械设备中容易出现的断裂情况进行合理化研究，充分结合初始化裂纹的具体长度，以及扩列速度进行研究，这是可靠性方法分析过程中不可或缺的一项内容。

在研究人员不断针对疲劳断裂进行分析与疲劳断裂问题发生几率快速提升的过程中，各种安全事故中疲劳断裂问题所占比例相对较高。通过相关调查数据可以发现，工业事故中疲劳断裂事故约为总安全事故的16%，这也使得疲劳断裂问题逐渐受到社会的广泛关注与重视。疲劳断裂在导致起重机械出现损伤的同时，对附近其他设施也会造成极为严重的威胁。例如，我国某企业在使用125t铸铁起重机械期间，在相关因素影响下导致设备主梁出现断裂现象，使得起重机发生整体坍塌，对附近工作人员与设备造成了极大的损伤，严重阻碍了企业的发展，同时也导致社会舆论压力较大，对社会稳定产生了不可估量的影响。因此起重机械疲劳断裂可靠性分析需要相关人员进行格外关注与重视。

随着工业化进程的不断加快，起重机械的运用范围越来越大，其事故率也呈现出不断上升趋势。经分析统计，起重机械因疲劳断裂引发的安全事故已经占到了全部工业安全事故发生的15%以上。因此，对起重机械疲劳断裂进行可靠性分析控制，即估算起重机械疲劳寿命，是防控疲劳断裂事故发生的重要工作内容。此项工作，早在19世纪，发达国家科学家已经着手对金属结构的疲劳进行分析。到现在，疲劳断裂可靠性分析，已经广泛运用于工业生产的各个领域。20世纪后半叶，Paris公式的提出，成为估算金属结构裂纹扩展寿命的有效手段。此后，线弹性断裂力学发展的运用最为成熟，是疲劳断裂可靠性分析的理论依据。

通过确定局部分析法确立可以发现，有效的寿命结构评估方式就是对起重机械寿命、焊接结构等各项内容进行充分析，但是该方法不合适应用在疲劳程度较高的情况下。目前，人们对起重机械断裂疲劳可靠性研究过程中，项目工程设计过程中经常会存在一些难以解决的问题，而在具体分析过程中，这种显示极限程序的办法应当得到稳定性解决。因此，为了使该情况能够得到改善，人们在不断的研究过程中发明了相应面法，该方法趋近隐式极限状态方程，但是，其在具体应用过程中稳定性差，这会对其普遍适应性造成较大影响。

3、改善起重机械疲劳断裂情况情况的合理措施

只有利用科学方法促进起重机械疲劳断裂可靠性的快速提升，才可以有效防止安全事故的出现。所以，强化起重机械疲劳断裂可靠性期间，研究人员需要对起重机械实际疲劳断裂情况进行分析与计算。在疲劳断裂程度计算分析期间，需要全面了解与掌握起重机械结构、有限元计算等机理模式，制定较为完善的解决方案与计算方式，将起重机械所有环节结构作为完整的系统。想要促进起重机械疲劳断裂可靠性的提升，还需要全面分析起重机械的整体系统状况，以科学计算模式为基础，了解起重机械真正的疲劳状态与失效程度。

通过上述分析可以发现，起重机械疲劳断裂现象出现条件较为复杂，所以起重机械实际运行期间，相关工作人员需要全面控制起重机械疲劳断裂问题的出现，通过科学预防与维护，最大程度上保证起重机械的良好运行，防止各种安全事故的出现，为企业健康稳定发展奠定基础。

结束语

综上所述，起重机械疲劳断裂的扰动应力影响，需神经网络对函数的近似影响，即采用神经网络函数近似代替固定函数形式，以提高疲劳断裂可靠性分析的精度与适用性。

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