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岸边集装箱装卸桥金属结构裂纹的诊断与控制2008年9月25日1断裂力学的裂纹扩展机理断裂力学是研究具有初始缺陷的材料和结构强度的有力工具，它结合现代的无损探伤技术，能够克服传统研究方法中所表现出的弊端，如定量计入初始缺陷对疲劳寿命的影响，以裂纹的尺寸大小和裂纹的扩展速率作为结构损伤大小的判据，来判定剩余寿命和巡检周期等[1]。裂纹尖端应力强度因子是这一方法的基础，在裂纹临界扩展阶段，当应力强度因子幅值ΔK小于门槛值ΔKth时，裂纹扩展速率da/dN的对数和应力强度因子幅值ΔK的对数之间关系可用Paris公式描述。裂纹体存在一个临界裂纹长度ac，当存在的裂纹长度a<ac时，表示该裂纹体可以继续使用，如果a≥ac，表示该裂纹体不可使用。ac是可通过材料的断裂韧性常数KIC和材料应力场的分布数据求得（1）式中KIC——材料的疲劳断裂韧性F——修正系数，取1~1.12σmax——裂纹处最大主应力值σmin——裂纹处最小应力值对于港口起重机金属结构，在计算ac时，可近似地采用σmin=0，即不吊重物时，构件裂纹处的应力为0。这样计算值ac小于实际值，同时也有利于做出更安全的判断。σmax可通过应力测量测出或者有限元法算出[2-3]。2裂纹的寿命诊断和控制2.1巡检部位的确定起重机金属结构件产生裂纹的原因主要有超负荷工作、起重机失修、设计制造与材料的缺陷以及焊接工艺等的影响。港口起重机金属结构常见裂纹主要出现在焊缝及热影响区与结构应力集中处，如箱形结构尖角处、变截面处、非回滑过渡处等构件截面转折或突变部位。一般裂纹发生在构件应力值比较大和应力集中的部位，且裂纹扩展有可能达到临界长度ac，而出现失稳扩展。通过ANSYS分析集装箱起重机前桥板壳在各个工况的受力情况，获得其各工况应力云图，经分析对比，确定图1中的A、B、C3处的应力较大，是应重点巡检部位。图1前桥板壳的巡检部位示意图图2巡检部位C的裂纹敏感区在没有应力云图参考的情况下，港口机械维护人员也可以采用应力测试仪，参考图3对港口起重机进行巡检，实测最大第1主应力值。

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