Введение к работе
Актуальность темы
В России находятся в эксплуатации мостовые перегружатели, изготовленные отечественными и зарубежными предприятиями и введенные в эксплуатацию в конце 50-х - начале 90-х годов XX века, начало нового столетия началось с частичной их заменой. На предприятия стали поступать перегружатели нового образца. Период эксплуатации перегружателей составляет от 30 до 50 лет.
Во время эксплуатации наиболее нагруженными являются ездовые балки, которые испытывают циклический характер нагру-жений, воздействия внешней среды. Дефекты, появившиеся на стадии изготовления и в процессе монтажа: подрезы, поры, непро-вары и т.п., приводят к накоплению усталостных повреждений, к постепенной деградации прочностных характеристик материала и появлению развивающихся макроскопических трещин в наиболее нагруженных зонах на первых этапах эксплуатации. Наиболее повреждаемыми являются зоны сопряжения стенки и верхнего пояса ездовых балок (появляются усталостные трещины), материал которых испытывает статические и динамические нагрузки, а также инерционные воздействия.
Замена перегружателей на складах другими средствами механизации сопряжена со значительными затратами на переустройство всего складского хозяйства. Поэтому продление срока эксплуатации перегружателей - задача актуальная не только с технической, но и экономической точки зрения.
Существующие методики по оценке остаточного ресурса конструкций с трещиноподобными дефектами сварки базируются на классических принципах механики разрушения и в достаточной степени отражают специфику работы самого материала, но не учитывают инерционные воздействия, а также их влияние на изменение напряженно-деформированного состояния (НДС) во времени. По предварительной оценке производственников, инерционные воздействия вносят существенный вклад в уменьшение срока эксплуатации перегружателей за счет дополнительных циклов нагружения.
С учетом вышесказанного, существует необходимость учета инерционных воздействий при оценке остаточного ресурса на стадии роста усталостной трещины (РУТ) ездовых балок перегружателей, эксплуатирующихся с трещиноподобными дефектами сварки.
Объектом исследования являются сварные неразрезные стальные ездовые балки несимметричного коробчатого сечения мостовых перегружателей на складах сыпучих материалов коксохимического производства металлургических комплексов.
Предмет исследования: горизонтальные поперечные перемещения сварных неразрезных стальных ездовых балок несимметричного коробчатого сечения при остановке мостового перегружателя.
Цель исследования: экспериментальное изучение горизонтальных поперечных перемещений и оценка их влияния на остаточный ресурс на стадии РУТ ездовых балок мостовых перегружателей при фактическом режиме эксплуатации.
Основные задачи исследования:
Проанализировать условия эксплуатации, повреждаемость несущих конструкций и ездовых балок мостовых перегружателей, причины появления дефектов и повреждений.
Провести экспериментальные исследования и выполнить анализ результатов исследований горизонтальных поперечных перемещений ездовых балок от инерционных воздействий при остановке решетчатого мостового перегружателя.
Определить параметры нагружения ездовых балок инерционными воздействиями.
Выполнить численный анализ НДС материала в зонах обнаруженных и прогнозируемых повреждений ездовых балок мостовых перегружателей на действие эксплуатационных и инерционных нагрузок при фактическом режиме эксплуатации.
Выполнить учёт инерционных воздействий при оценке остаточного ресурса на стадии РУТ ездовых балок мостовых перегружателей при фактическом режиме эксплуатации.
Разработать рекомендации по обеспечению дальнейшей безопасной эксплуатации мостовых перегружателей при наличии накопленных дефектов и повреждений.
Методы исследований: методы фоторегистрации, оптический, вибродиагностики; статистическая обработка результатов; численное моделирование НДС методом конечных элементов; блочное программирование на прикладных математических комплексах.
Достоверность представленных материалов подтверждается применением аттестованных средств измерений и приборов, использованием сертифицированных программных комплексов, удовлетворительной сходимостью результатов натурных исследований и теоретических расчетов, применением апробированных методов строительной механики и механики разрушения и отсутствием противоречий фундаментальным научным положениям.
Научная новизна:
Экспериментально установлено влияние горизонтальных поперечных перемещений ездовых балок на остаточный ресурс ездовых балок мостовых перегружателей.
Предложена функция, характеризующая затухающие колебания консолей ездовых балок мостовых перегружателей с учетом инерционных воздействий.
Практическое значение работы:
Доказана возможность применения метода фоторегистрации для определения общей деформации и перемещений большепролетных конструкций.
Разработаны рекомендации по обеспечению дальнейшей безопасной эксплуатации мостовых перегружателей при наличии накопленных дефектов и повреждений.
Учтены инерционные воздействия при оценке остаточного ресурса на стадии РУТ ездовых балок мостовых перегружателей при фактическом режиме эксплуатации.
Реализация научных исследований проведена на предприятиях Южного Урала - ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат», филиал ОАО «ОГК-2» - Троицкая ГРЭС, а также ОАО «Магнитогорский ГИПРОМЕЗ».
Апробация работы. Основные результаты исследований и положения диссертации представлялись на следующих конференциях:
61-я научно-техническая конференция по итогам научно-исследовательских работ за 2001-2002 гг., г. Магнитогорск, 2002 г.;
63-я научно-техническая конференция по итогам научно-исследовательских работ за 2003-2004 гг., г. Магнитогорск, 2004 г.;
1-я международная конференция «Предотвращение аварий зданий и сооружений», Россия, Абзаково, 12-14 декабря 2006 г.;
1-я научно-практическая конференция «Промышленная безопасность при эксплуатации подъемных сооружений», Уфа, 20-21 сентября 2007 г.;
II всероссийская конференция «Безопасность и живучесть технических систем», г. Красноярск, 8-12 октября 2007 г.
Основное содержание диссертационной работы опубликовано в 7 научных работах в сборниках научных трудов и материалах конференций.
На защиту выносятся:
Анализ результатов экспериментальных исследований горизонтальных поперечных перемещений ездовых балок от инерционных воздействий при остановке решетчатого мостового перегружателя.
Учет инерционных воздействий при оценке остаточного ресурса на стадии РУТ ездовых балок мостовых перегружателей при фактическом режиме эксплуатации.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов и списка использованных источников (122 наименования). Объём диссертации составляет 151 страница, в том числе 67 рисунков 19 таблиц.
Похожие диссертации на Остаточный ресурс сварных ездовых балок коробчатого сечения с учетом инерционных воздействий
