王忠雷 张长江 陈庆强

山东建筑大学机电工程学院 济南 250101

0 引言

随着高层建筑的增多，塔式起重机（以下简称塔机）在工作过程中出现事故的现象日益增多，其中起重臂的断裂在所有塔机事故中是最为常见的[1，2]。塔机起重臂是由腹杆与弦杆组成的变截面桁架结构，当小车经过起重臂下弦杆的变截面处时，下弦杆截面的不连续性会导致局部应力较大。当截面突变处的载荷循环累计到一定次数时，会逐渐在局部较大应力位置产生裂纹，且裂纹长度达到一定值后，塔机起重臂就会产生疲劳破坏。

宋世军等[3]通过模拟连接螺栓组松动行为获取标准节主肢的宏观表征，为后期根据宏观表征定性判断塔身损伤位置打下基础；张会敏等[4]提出了一种基于塔身顶端轨迹的塔身损伤识别方法，可对塔身状态快速识别；崔飞等[5]提出了基于静态应变及位移测量的结构参数识别法，可对结构损伤进行精准的定位；李正良等[6]提出了基于测量位移和频率的二次损伤识别方法，可精确地计算出结构的损伤程度；高崇仁等[7]利用有限元分析和振动叠加原理为塔机裂纹识别提供了可靠依据。

本文以6010塔机为例，在多尺度建模基础上用Ansys命令流创建塔机整机梁杆模型与起重臂局部损伤实体模型，并选用生成刚性区法来连接2种模型。在静强度分析的基础上，以在起重臂每跨两端4个节点位置处添加载荷的方式模拟变幅小车的工作过程。根据6010塔机起重特性曲线，选择30个有效加载跨数，且每加载一跨都随起重臂向Z轴正方向旋转12°，起重臂的回转用Lgen命令实现。……