桥式起重机金属结构风险评估及其可靠性分析

摘要

随着科学技术的发展,机械设备的现代化性和完善性的要求不断提高,作为装卸系统中的起重机械,需要保证每一环节的正常运行,否则会因机械系统故障而带来不同程度的危害,轻则影响生产,造成经济损失,重则导致人身伤亡和设备严重破坏等重大事故。故对一台现行服役起重机进行安全性能分析,人们可以对起重机安全性能有一个定性的认识,在实际工程应用中,有着积极的意义。本文采用模糊综合评判数学法对桥式起重机金属结构进行风险评估,进而得到风险度量值;运用蒙特卡罗法与有限元技术对桥式起重机金属结构进行可靠性分析,得到不同服役年龄下桥式起重机金属结构可靠度,现将其主要内容概括如下:(1)从腐蚀、裂纹、强度及变形四个方面考察桥式起重机金属结构潜在风险;根据桥式起重机风险因素的特点,应用模糊综合评判数学理论,建立以桥式起重机不同金属结构破坏为子系统的多层次综合评判系统。(2)风险评估中,风险发生概率隶属度矩阵的确定是以可靠性分析结果为参照,可靠性的分析方法同样采用的是模糊综合评判法;风险概率隶属度矩阵与风险影响隶属度矩阵均由专家评定给出。(3)基于汇编语言Matlab,建立桥式起重机金属结构风险评估可视化用户界面,使数据以清晰、直观的方式展示出来,便于用户操作,更好的实现人机一体化。(4)提出起重机腐蚀实测数据统计分析流程,引入起重机的腐蚀深度模型三参数幂函数表达形式;应用蒙特卡罗法与有限元技术,以板厚、外载荷、材料屈服极限、弹性模量作为参数变量,从强度、变形及屈曲三个方面考虑结构的失效模式;基于Msc.nastran及Isight平台,对桥式起重机金属结构进行可靠性分析。

目录

摘要

ABSTRACT

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 风险评估研究

1.2.1 常用的风险评估方法

1.2.2 风险评估研究的发展状况

1.2.3 起重机金属结构风险评估应用前景

1.3 结构可靠性研究

1.3.1 可靠性研究发展状况

1.3.2 起重机金属结构可靠性应用前景

1.4 本文研究的主要内容

第二章 模糊综合评判理论

2.1 模糊数学基本原理简介

2.2 综合评判数学原理

2.3 综合评判具体模型

2.3.1 综合评判具体模型简介

2.3.2 四种综合评判模型的适用范围

2.4 权重的确定方法

2.5 模糊综合评判数学模型

2.5.1 模糊综合评判一级数学模型

2.5.2 模糊综合评判多级数学模型

第三章 桥式起重机金属结构风险评估综合评判模型建立

3.1 概述

3.2 桥式起重机结构简介

3.2.1 桥式起重机构造

3.3 桥式起重机金属结构风险因素

3.3.1 腐蚀影响因素

3.3.2 裂纹影响因素

3.3.3 强度影响因素

3.3.4 变形影响因素

3.4 桥式起重机金属结构风险评估综合评判模型层次划分

3.4.1 多级综合评判系统的层次划分

3.4.2 分级标准

3.4.3 桥式起重机金属结构风险评估模糊综合评判框架

3.4.4 概率与影响隶属度矩阵确定

3.5 应用举例

第四章 可视化界面程序实现

4.1 程序语言选择

4.2 软件功能流程图

4.2.1 权重系数确定

4.2.2 可靠性结果确定

4.2.3 风险度输出

4.3 软件使用说明

4.3.1 权重系数确定

4.3.2 可靠性评判结果确定

4.3.3 风险度输出

第五章 桥式起重机金属结构可靠性分析有限元仿真

5.1 结构可靠度表达式

5.2 蒙特卡罗法原理简介

5.3 起重机金属结构可靠性分析流程

5.4 应用举例

5.5 结论

第六章 全文总结与展望

6.1 全文总结

6.2 全文展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间已发表或录用论文

上海交通大学学位论文答辩决议书