荆登峰，周利东

（1.太原城市职业技术学院，山西 太原 030027；2.太原科技大学机械工程学院山西太原030024）

起重机械金属结构疲劳裂纹扩展寿命的估计

荆登峰1，周利东2

（1.太原城市职业技术学院，山西 太原 030027；2.太原科技大学机械工程学院山西太原030024）

针对起重机械结构巨大，疲劳裂纹扩展过程复杂，基于概率断裂理论，提出了将疲劳裂纹扩展分为表面裂纹、中心穿透型裂纹和边缘穿透型裂纹三个阶段的数学模型，通过Monte-Carlo数值模拟，得出了裂纹扩展各个阶段的时间在总寿命中所占比例，研究表明在板厚达到0.012米以上时才可忽略中心裂纹和边缘裂纹的影响，研究结果可为重型机械在变幅及随机疲劳载荷下剩余寿命的估计奠定理论基础。

起重机械；裂纹扩展；疲劳寿命

一、应用背景

起重机械由于疲劳断裂而造成的事故越来越多，一旦发生就会造成严重的后果，需要精确地预估出其金属结构剩余疲劳寿命。当前多是采用断裂力学和疲劳累积损伤理论来预测剩余寿命，在裂纹扩展模型上有使用穿透型裂纹和表面裂纹。但是，由于起重机械金属结构巨大，使用单一的裂纹扩展模型难以准确地评估出剩余寿命，往往得到偏于保守的结果，为解决这一问题，本文提出了一种裂纹扩展分三个阶段：表面裂纹、中心穿透型裂纹和边缘穿透型裂纹的剩余寿命计算模型，并对参数的选择问题上进行了有益的讨论。

二、焊接箱型梁的疲劳裂纹扩展机理和计算模型

根据已有起重机箱型梁疲劳试验数据，可以看出裂纹扩展导致破坏主要在主梁跨中附近横隔板-腹板焊趾缺陷起源的裂纹扩展[1]，缺陷起源及扩展的轨迹如图1。……