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1、岸边集装箱装卸桥金属结构裂纹的诊断与控制來自：中国港口设备信息网來源:转载2008-9-2517:01:251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，能够克服传统硏究方法屮所表现出的弊端，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，來判定剩余寿命和巡检周期等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小于门槛值A乩时，裂纹扩展速率Aa/AN的对数和应力强度因子幅值AK的对数之间关系可用Paris公式描述。
2、裂纹体存在一个临界裂纹长度忆，当存在的裂纹长度冰民时，表示该裂纹休可以继续使用，如果心况，表示该裂纹体不可使用。忆是可通过材料的断裂韧性常数6和材料应力场的分布数据求得(1)式中K.c——材料的疲劳断裂韧性F——修正系数，取Cl.12。max裂纹处最大主应力值5——裂纹处最小应力值对于港口起重机金属结构，在计算2时，可近似地采用5沪0,即不吊重物时，构件裂纹处的应力为0。这样计算值2小于实际值，同时也有利于做出更安全的判断。o叭可通过应力测量测出或者有限元法算出（网。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牛裂纹的原因主要有
3、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。港口起巫机金属结构常见裂纹主要出现在焊缝及热影响区少结构应力集中处，如箱形结构尖角处、变截而处、非回滑过渡处等构件截而转折或突变部位。一般裂纹发生在构件应力值比较人和应力集中的部位，且裂纹扩展有可能达到临界长度2,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
4、采用应力测试仪，参考图3对港口起重机进行巡检，实测最人第1主应力值。然厉可根据巡检部位的最人第1主应力值，用裂纹寿命估算的方法推算出裂纹的使用寿命和巡检周期。图355t-52.5m岸边集装箱装卸桥巡检部位1.重点巡检部位I2.重点巡检部位II2.2裂纹寿命估算构件的裂纹从越扩展到次所需应力循环次数2mc⑻-2)x1.12榕兀花怎式中的C,加为材料常数，可由试验确定。若规定每一次装卸为一个应力循环，每犬装卸时间为th,每小时装卸次数为7,再考虑一个安全储备刀(安全系数)，可得到构件裂纹从越扩展到的时间(犬数)徉N/ntl,裂纹的巡检周期S二"10
5、⑶。2.3裂纹寿命算例集装箱装卸桥某构件材料为Q235,越二20mm,应力循环。斷二0,用应力测试仪测得该处o肿62MPa,取竺巴竺竺!竺叵，c=(6~6・5)X10",itf3.8~4.4。由计算获得：a二2418mm,N二2245250次，取每小时装卸次数占25次,每天装卸时间=16h,安全系数尸3,则裂纹剩余寿命为5ao巡检周期为0.5ao由于安全使川期限较长，所以,港口可根据算得的巡检周期对该处裂纹的长度进行监控，而不川停机检修，使生产受任何影响⑶。2.4结构裂纹的修理措施(1)确定裂纹产牛的原因是否属于疲劳、锈蚀、脆性、焊接应力等，再
6、根据裂纹产生的原因确定进行裂纹堆焊，或者更换损伤段母材。在丿U焊接嵌入物的方法更换损伤段时，沿封闭接口的对接应采用高塑性焊条；(2)确定裂纹的长度与深度，必要时用着色、探伤等方式确定是穿透性或卄穿透性裂纹，然后制订相应的修理方法；(3)修理非穿透性裂纹时，采用焊缝沿裂纹深度整个焊透的单面焊接的方法，并沿裂纹端部钻止裂孔或者反向补焊的对接焊缝施焊，止裂孔不补焊。需要密封时，用油灰填平。在厚度超过12nun的构件上有非穿透性裂纹时，焊缝边的斜面应制作到裂纹整个深度；(4)修理穿透性裂纹时，要揭露整个裂纹的长度，并沿裂纹长度方向预制焊缝边。在裂纹尾部
7、钻直径8〜10nun的止裂孔。必要时可采用焊缝反面的底焊和借助垫板焊接。不允许对裂纹进行不完全补焊，并对止裂孔不补焊；(5)发现焊缝有裂纹或者其他缺陷时，去掉裂纹长度加15mm,然后重新补焊。用气割方法消除有其他缺陷的焊缝时，要修整到有金属光泽。补焊时，该区域加热到180°C^200°C再进行，补焊次数不宜多于3次；(1)推荐用刚性肋，加强带冇较支座和承受径向载荷、轴向载荷腹板土的已补焊的环形裂纹，如运行车架的腹板等⑶。3结论利用断裂力学法求解金属结构的疲劳寿命问题，是为了协助港口现场设备管理人员从偏于安全的角度，尽量用肓观的方法分析和解决港口
8、起重机金属结构的裂纹诊断问题。所编写的《裂纹诊断与维修了系统》软件，已经在上海等港口加以推广应用。利用该方法计算出的穿透性裂纹出现的时间与实际情况中发
