桥式起重机载荷统计分析及其分项系数的研究

摘要

起重机是工业生产线中承担物料搬运工作的关键设备，随着工业的发展，起重机的需求量越来越大，发生事故的几率也越来越高，因此，起重机可靠性问题成为产品竞争的焦点。要保证起重机的可靠运行需从三个阶段着手，设计阶段、生产阶段和使用阶段，其中设计阶段尤为重要。传统的设计方法是许用应力法，它将影响结构安全的各种参数假设为定值，这种假设并不符合工程实际情况。为此，国内外标准均提出了概率极限状态法，认为载荷、材料性质等参数具有随机性，实践证明如此处理更符合实际情况。
　　本文借助概率论与数理统计、随机过程理论及工程结构可靠性理论，研究了桥式起重机的吊重载荷过程、小车位移过程及极限状态设计法中的分项系数，主要内容如下:
　　首先，在不同吨位的桥式起重机上安装数据记录仪，采集吊重载荷、小车位置等运行数据，从而得到监测时间内的载荷时间历程。在此基础上结合前人的研究成果，研究适合我国桥式起重机使用情况的吊重载荷谱。
　　其次，借用极值统计学得出设计预期寿命内吊重载荷的极值分布，从而可由监测时间内的运行数据推导出起重机在整个设计预期寿命内的分布规律。
　　最后，采用Monte Carlo法模拟得到了桥式起重机应力谱，在此基础上计算出概率极限状态法的分项系数，最后给出了用于桥式起重机的概率极限状态设计表达式，并通过一定的实例验证了表达式的正确性。研究结果为我国起重机相关标准的进一步完善提供了一定的理论依据。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 起重机金属结构设计方法概述

1．2 许用应力法

1．3 概率极限状态法

1．3．1 概率极限状态法的发展历史

1．3．2 概率极限状态法的应用状况

1．4 本文研究内容

第二章 概率极限状态法的理论基础

2．1 概率极限状态法中的基本概念

2．1．1 结构的极限状态

2．1．2 结构极限状态方程

2．1．3 结构可靠度和失效概率

2．1．4 设计预期寿命

2．1．5 可靠指标

2．2 概率极限状态法的理论基础

2．2．1 理论研究概况

2．2．2 设计原理

2．3 本章小结

第三章 桥式起重机运行数据统计分析及其载荷谱

3．1 桥式起重机运行数据统计分析

3．1．1 载荷谱系数

3．1．2 实际运行数据采集与处理

3．1．3 实际运行数据统计分析

3．2 桥式起重机吊重载荷谱

3．2．1 国际标准推荐的吊重载荷谱

3．2．2 桥式起重机吊重载荷谱

3．3 本章小结

第四章 吊重载荷随机过程模型

4．1 吊重载荷的极值分布

4．2 吊重载荷过程的泊松流性质

4．2．1 吊重载荷计数过程的泊松性检验

4．2．2 统计参数的极大似然估计

4．3 吊重载荷过程的马尔克夫模型

4．3 本章小结

第五章 分项系数及实用设计表达式

5．1 桥式起重机应力谱模拟

5．1．1 金属结构自重引起的应力分布

5．1．2 吊重载荷引起的应力分布

5．1．3 小车自重产生的应力分布

5．2 应力极值分布

5．3 强度抗力统计分析

5．4 现行起重机设计规范的可靠度验算

5．4．1 “校准法”和设计参数的取值原则

5．4．2 目标可靠指标

5．5 计算分项系数

5．6 实例分析

5．3 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间所发表的论文