关于岸边集装箱起重机短轨加强块焊接残余应力分析

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1、岸边集装箱起重机短轨加强块焊接残余应力分析赵德龙王兆荣包孔王达陈志荣上海振华重工(集团)股份有限公司上海200125摘要：针对岸边集装箱起重机短轨焊接加强区在运行过程中极易产生疲劳开裂的问题，采用有限元分析软件对设计的不同形式加强块进行焊接残余应力分析。通过模拟计算发现，与传统5mill直边坡口加强块相比，采用新设计的加强块焊接后能缓解焊缝区应力集中，降低焊缝表面和焊缝根部残余应力。采用8mmJ形和14mm坡口加强块焊接后，上口焊缝表面和焊缝根部的残余应力小，有利于提高短轨加强区的抗疲劳性能。关键词：岸边集装箱起重机

2、；短轨；加强块；模拟计算；分析中图分类号：U653．921文献标识码：A文章编号：11301—0785(2015)07—0120—04Abstract：Thispaperanalyzestheweldingresidualstressofdesignedreinforcementblocksindifferentformsbyusingthefiniteelementanalysissoftwaretodealwiththefatiguecrackingthateasilyoccurrduringtheoperati

3、onoftheweldingre—inforcingblockofshortrailsofquaysidecontainercrane．Withanalogcomputation，itisfoundthat，comparedtothetradi—tional5mmstraight—sidebevelreinforcingblock，weldingwithnewlydesignedreinforcingblockcanrelievethestresscon—centrationintheweldzoneandreduc

4、etheresidualstressonthesurfaceandrootofwelds．Whenthe8mmJ-shapedand14mmbevelreinforcingblockwerewelded，theresidualstressonthesurfaceandrootofweldsbecomessmaller，whichcanhelpimprovethefatigueresistanceperformanceofthereinforcingblockofshortrails．Keywords：quayside

5、containercrane；shortrail；reinforcingblock；analogcomputation；analysis0前言近年来随着国际船运行业的飞速发展，极大地提高了对岸边集装箱起重机(以下简称岸桥)二二)的使用需求和要求。为了提高岸桥的运行效率，————其起升和小车运行速度不断加快，导致岸桥小车轨道承受的冲击和磨损加大，加速了小车轨道的图1短轨截面形式损坏⋯。岸桥前后大梁轨道采用Z字形短轨衔接，为合考虑加强块的可加工性、焊接可达性以及坡口轨道的薄弱环节。因此，短轨衔接处采用加强块填充金属量，在

6、传统5mtn直边坡口加强块的基础进行加强，截面形式如图1所示。在服役过程中，上，重新设计了8INm直边坡口、8inlnJ形坡口和加强块焊缝区开裂是一种常规的开裂形式。开14mm直边坡口加强块，加强块形式如图2、图3裂位置一般位于上焊缝区，为典型的疲劳开裂。所示。针对岸桥短轨加强焊焊缝反复开裂的问题，通过有限元计算模拟计算，分析了小车短轨采用不同形式加强块焊接后的残余应力分布状况。1模拟计算1．1模型建立为了增大熔深和改善短轨加强区焊后残余应力分布状况，以提高短轨结构的疲劳寿命，，综图2传统5mm和8Film直边坡口一

7、120～《起重运输机械》2015(7)对比分析上坡口焊缝表面和焊缝熔合线的应行焊接后，上坡口焊缝根部存在较大韵残余应力；力分布状况，如图13、图14所示。而采用8mmJ形坡口加强块或14mm直边坡口加强块进行焊接后上坡口焊缝根部的残余应力较小。50~10S其中，焊后传统5mm直边坡口加强块焊根处的残Ix3~l0850~l08余应力值最大，达到479MPa，而8mmJ形坡曰皇0o×lO、、加强块焊根处的残余应力值最小，为365MPa。梧50~l08惫00×l08÷3结论母jc5Ox108o0×10850×1081)与传

8、统5mm直边坡口加强块相比，增大00~108加强块坡口深度、采用多层多道焊方式能增大焊IXI~l08缝熔深，缓解焊缝区的焊接残余应力集中。2)与传统5mm直边坡口加强块相比，增大图13焊缝表面应力对比加强块坡口深度，可减小焊缝根部缺口方向与应力方向之间的夹角，采用14mm直边坡口加强块5．00~10进行焊接时，焊缝根部缺口方向与应力方向平行。日