[发明专利]一种考虑约束效应的钢吊车梁结构完整性评估方法

权利要求书

1.一种考虑约束效应的钢吊车梁结构完整性评估方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，对处于服役期的钢吊车梁进行检测，获得钢吊车梁中裂纹几何参数、轨道偏心距e₀、以及实际工作荷载下的吊车轮压P_y0；

步骤2，根据步骤1获得的检测数据，运用有限元软件建立含裂纹的钢吊车梁的三维有限元模型；

建立所述三维有限元模型时，施加的载荷包括吊车轮压P_y和水平载荷P_x，其中，吊车轮压P_y的值介于吊车最小轮压值P_ymin和最大轮压值P_ymax之间，水平载荷P_x为吊车摆动引起的横向水平力作用于每个轮压处的标准值，

P_x＝αP_ymax (1)

上式中，α为竖向荷载向横向荷载转换的经验系数，对于软钩吊车，α＝0.1；对于抓斗或磁盘吊车，α＝0.15；对于硬钩吊车，α＝0.2；

步骤3，从上述有限元模型中提取钢吊车梁裂纹前沿的应力强度因子K和约束效应表征参量T应力；

步骤4，考虑T应力对结构完整性的影响，修正R6失效评定准则：以R6失效评定曲线中的选择1曲线为基础，对其进行修正后作为含裂纹的钢吊车梁结构完整性评估准则；修正后R6失效评定曲线方程的表达式为：

K_r＝f₁(L_r)＝(1-0.14L_r²)(0.3+0.7exp(-0.65L_r⁶))(1-0.5βL_r) (3)

上式中，K_r为结构失效评估图的纵坐标；Lr为结构失效评估图的横坐标，L_r＝P_y/P_ymax；P_y为吊车轮压，σ_y为材料屈服强度；

步骤5，运用修正的R6失效评定准则判定钢吊车梁的结构完整性。

2.根据权利要求1所述的考虑约束效应的钢吊车梁结构完整性评估方法，其特征在于，步骤1中，检测钢吊车梁上翼缘与腹板的连接焊缝周围萌生的裂纹，用表面椭圆裂纹拟合实际裂纹，获得钢吊车梁中裂纹几何参数。

3.根据权利要求2所述的考虑约束效应的钢吊车梁结构完整性评估方法，其特征在于，步骤1中，所述钢吊车梁中裂纹几何参数包括裂纹的实际位置和尺寸，其中，裂纹尺寸包括裂纹的长半轴长度2c和短半轴长度2a。

4.根据权利要求1所述的考虑约束效应的钢吊车梁结构完整性评估方法，其特征在于，步骤3中，在每一个吊车轮压P_y值的工况下，从含裂纹的钢吊车梁三维有限元模型中唯一提取钢吊车梁裂纹前沿的应力强度因子K和约束效应表征参量T应力。

5.根据权利要求4所述的考虑约束效应的钢吊车梁结构完整性评估方法，其特征在于，将吊车轮压P_y值在最小轮压值P_ymin和最大轮压值P_ymax之间等间距取10组值，提取出对应的10组K和T应力值；其中，吊车轮压P_y的10组取值中包含最小轮压值P_ymin、最大轮压值P_ymax以及实际工作荷载下的吊车轮压P_y0。

6.根据权利要求1所述的考虑约束效应的钢吊车梁结构完整性评估方法，其特征在于，步骤5中，所述钢吊车梁的结构完整性评估包含以下步骤：

步骤51，将步骤3提取的T应力及对应吊车轮压值P_y带入公式(3)和(4)，得到含裂纹的钢吊车梁在轨道偏心距为e₀的工况下在结构失效评估图中的失效评定曲线；

步骤52，在结构失效评估图中，判定点(K₀/K_IC,L_r)与失效评定曲线的相对位置，若该点在曲线内侧表示安全，反之则是危险；其中，K₀为吊车轮压为P_y0、轨道偏心距为e₀的工况下的应力强度因子，K_IC为钢吊车梁制造钢材的断裂韧性值；

步骤53，若步骤52中点(K₀/K_IC,L_r)判定为危险，提取在最小轮压P_ymin工况下的K_min，判定点(K_min/K_IC,L_r)与失效评定曲线的相对位置，若该点在曲线内侧，则说明该钢吊车梁能够在限定的范围内使用，反之则维修加固后进行重新评估。