門式起重機是一種大型設(shè)備，多用于工程建設(shè)行業(yè)。如果門式起重機在使用過程中出現(xiàn)超載或使用不當(dāng)會造成金屬結(jié)構(gòu)的塑性變形和承載能力的下降。而金屬結(jié)構(gòu)的破壞是一個量變過程，在日常檢查中難以直觀發(fā)現(xiàn)。所以我們要通過應(yīng)力測試，從應(yīng)力值異常來發(fā)現(xiàn)金屬結(jié)構(gòu)故障。下面就是門式起重機應(yīng)力分析的方法。

危險截面的確定

門式起重機其金屬結(jié)構(gòu)的應(yīng)力危險截面如下：

1. 跨中下蓋板位置，指跨度*心線兩側(cè)1/4小車軸距的位置，當(dāng)小車運行到跨度中部時，此處的彎矩*大，由于跨內(nèi)梁的截面尺寸相等，此處將出現(xiàn)*大正應(yīng)力，主應(yīng)力方向和主梁方向一致，上蓋板受擠壓，下蓋板受拉伸。

2. 懸臂根部位置，當(dāng)小車運行到有效懸壁處時，懸臂根部出現(xiàn)*大彎矩，此截面應(yīng)力*大的點是小車軌道附近，此處有彎曲正應(yīng)力，車輪通過的擠壓應(yīng)力，此處的剪應(yīng)力也是*大的，主應(yīng)力方向和主梁方向一致，上蓋板受拉伸，下蓋板受擠壓。

3. 1/6~1/4跨位置，主腹板與上蓋板的焊接處，是出現(xiàn)*大應(yīng)力幅值的地方，即*大應(yīng)力減去*小應(yīng)力（拉伸取正直，擠壓取負值），它是小車處于有效懸臂位置時在跨度內(nèi)部引起的正彎矩產(chǎn)生的應(yīng)力，該應(yīng)力減去小車在跨度中部引起的負彎矩廣義影響線數(shù)值*大位置的應(yīng)力，曲線上該點的切線斜率與小車在有效懸臂時在跨內(nèi)引起的彎矩斜率相同。在這個位置有彎曲正應(yīng)力，車輪通過的擠壓應(yīng)力，剪應(yīng)力也很大。

4. 對于有水平輪的單箱形主梁門式起重機，水平輪軌道在主腹板與下蓋板焊縫處的主腹板外表面，有很大的彎曲拉應(yīng)力，包括水平輪通過局部擠壓應(yīng)力，以及由于水平輪沒有對準下蓋板，在主腹板上形成的局部彎曲應(yīng)力。

5. 支腿部位，對于在兩個方向上都呈線性變化的變截面支腿，離支腿下端2/3高處的截面是支腿計算截面，該截面內(nèi)受壓和受彎，壓力較大，且受力復(fù)雜。支腿下截面是整個起重機及載荷的支撐面，也是與下橫梁連接的平面，該截面的強度關(guān)系著整個起重機的承載能力和穩(wěn)定性。

6. 下橫梁，下橫梁承受起重機工作和非工作狀態(tài)的壓、拉和彎曲壓力，主應(yīng)力方向變化。下橫梁在支腿法蘭座截面產(chǎn)生壓應(yīng)力、剪應(yīng)力和彎曲應(yīng)力；跨中截面受到拉應(yīng)力、彎矩應(yīng)力和扭曲產(chǎn)生的剪應(yīng)力。

應(yīng)變片位置的選取

貼片原則

1. 應(yīng)變片應(yīng)布置在危險應(yīng)力區(qū)，即均勻應(yīng)力區(qū)、應(yīng)力集中區(qū)和彈性撓曲區(qū)。

2. 在主梁跨中、設(shè)計所確定的結(jié)構(gòu)*大應(yīng)力處貼片。

3. 使用中*不利工況下*大應(yīng)力處。

4. 有塑性變形、可能產(chǎn)生裂紋或經(jīng)常超載的位置。

5. 測點布置盡量合理，應(yīng)變片粘貼盡量少。從理論上講，測點越多越能反映結(jié)構(gòu)應(yīng)力實際情況，但是工程測試環(huán)境一般比較差，測點多必然帶來較長的測試周期和麻煩。

貼片位置選擇

1. 主梁跨中，由于鋼板的抗拉強度低于抗壓強度，因此應(yīng)變片粘貼在該位置的下蓋板外表面上，距離下蓋板邊緣20mm，方向與主梁一致。

2. 懸臂根部，應(yīng)變片粘貼在該部位的蓋板上，距離小車軌道內(nèi)側(cè)10mm，距離支腿外側(cè)10mm，方向與主梁一致。

3. 跨端，由于該處主應(yīng)力的方向是變化的，所以應(yīng)粘貼應(yīng)變花，應(yīng)變花的3個方向分別與主梁方向成0°、45°、90°。應(yīng)變花粘貼在主腹板上，距離上蓋板與主腹板焊縫10mm。進行應(yīng)力分析時，取*大應(yīng)力幅值的應(yīng)變片采集的數(shù)值。

4. 在水平輪軌道上沿附近的主腹板上容易出現(xiàn)裂紋，因此在跨度中部、懸臂根部的主腹板上，距離水平輪軌道上沿10mm處應(yīng)粘貼應(yīng)變片，應(yīng)變片方向與主梁方向垂直，在1/6~1/4跨處的主主腹板上，距離水平輪軌道上沿10mm處，粘貼應(yīng)變花，應(yīng)變花的1個方向與主梁方向平行。

5. 支腿處，離支腿下端2/3高處支腿內(nèi)側(cè)翼緣板距支腿腹板10mm處粘貼應(yīng)變片，應(yīng)變片的方向與支腿方向一致；在同一截面支腿外側(cè)腹板*心線處粘貼應(yīng)變片，應(yīng)變片的方向與支腿方向一致。支腿下截面內(nèi)側(cè)翼緣板距支腿腹板10mm處粘貼應(yīng)變片、應(yīng)變片的方向分別與支腿方向一致。

6. 下橫梁處，應(yīng)變片應(yīng)分別粘貼在下橫梁與支腿連接處，距法蘭10mm，方向與下橫梁方向一致；下橫梁跨中粘貼應(yīng)變花，方向分別與下橫梁成0°、45°、90°。

另外，偏軌箱型主梁在跨中的焊縫及其附近母材上由于焊瘤等焊縫缺陷，應(yīng)力集中，也容易出現(xiàn)疲勞裂紋。小拉桿的轉(zhuǎn)角三角板處、支腿座板與支腿之間的焊縫處、支腿與主梁連接的三角板焊縫處也容易產(chǎn)生裂紋，這些位置根據(jù)需要，也可以粘貼應(yīng)變片。

數(shù)據(jù)記錄要求

1. 每次試驗前，空載時應(yīng)力檢測儀調(diào)*。

2. 讀數(shù)前應(yīng)有足夠的時間等到顯示穩(wěn)定后再作記錄。

3. 每次試驗數(shù)據(jù)至少記錄3次。

4. 每次試驗卸載后，應(yīng)力檢測儀應(yīng)處于空載狀態(tài)下讀數(shù)，檢查各測量點應(yīng)變片回*情況，無風(fēng)載情況或外載荷作用情況下，如果應(yīng)變片回*偏差超過±0.03，有風(fēng)載或外力作用時，應(yīng)變片回*異常，則認為該測量點無效，查明原因后重新試驗。

5. 在試驗過程中，如發(fā)現(xiàn)箱體明顯變形、焊道開裂、表面油漆破壞等異常現(xiàn)象，應(yīng)終止試驗，查明原因。

結(jié)論

1. 門式起重機的危險截面一般在主梁跨中、跨端、1/4跨度附近、支腿、小車架、下橫梁上。

2. 應(yīng)變片一般應(yīng)粘貼在危險截面，同時根據(jù)實際工況，在使用頻繁和經(jīng)常超載的截面以及應(yīng)力集中區(qū)，懷疑有裂紋的區(qū)域均應(yīng)考慮粘貼應(yīng)變片。

3. 根據(jù)應(yīng)力測試結(jié)果和分析，能夠驗證金屬結(jié)構(gòu)的承載能力、發(fā)現(xiàn)金屬結(jié)構(gòu)的裂紋等故障、幫助事故分析、指導(dǎo)故障修復(fù)、為優(yōu)化和改進設(shè)計提供技術(shù)支撐。

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