ALOF三维裂纹扩展仿真实例——门式起重机主梁的角焊缝分析

ALOF含缺陷设备的软件安全评定计算软件——门式起重机主梁的角焊缝分析
1、背景介绍及模型简化ALOF实现
门式起重机主梁的角焊缝是最容易出现裂纹扩展的区域之一，我们以此部位为例介绍ALOF确定漏检设备检修周期的过程。


图1.门式起重机示意图


图2.门式起重机主梁参数化建模对话框与参数化模型
通过对该设备进行现场仪器探测和主梁模型的有限元分析，发现在某角焊缝处存在最大拉应力σm=150MPa，该部位受力如下图3所示：

图3角焊缝模型
该角焊缝处存在一漏检表面裂纹，以探测设备的漏检长度作为裂纹初始长度，裂纹长度a =2mm，如下图4所示。对该角焊接局部区域建立有限元模型，并定义初始裂纹，进行检修周期的计算，有限元模型如图5所示。


(a) 导入二维CAD模型 (b) 生成平面网格模型 (c)拉伸得到实体网格模型
图4.角焊接区建模过程
2、计算结果展示


图 5.角焊接处裂纹扩展结果展示




图6.动态裂纹扩展过程gif
3、确定检修周期。


(a) 安全系数与疲劳次数关系曲线 (b)裂纹扩展量和疲劳次数关系曲线
图7.疲劳次数分析结果
由图可知，该裂纹在应力循环1.4百万次以后，安全系数急剧变小，疲劳次数也趋于一极限值，此时结构将发生破坏，而裂纹扩展前十步的疲劳次数达到总寿命的95%以上，故取该疲劳次数来确定检修周期，根据国内外实践经验通常取疲劳扩展次数的十分之一作为检修周期，所以该设备的检修周期为：
检修周期=1.46百万次÷每日使用次数200÷一年365天÷保守系数10=2年