波浪冲击下钢丝绳索具应力场与疲劳寿命研究.pdf

机械设计与制造
第4期
126
Machinery Design Manufacture
2015年4月
波浪冲击下钢丝绳索具应力场与疲劳寿命研究
马平,鲁信辉,王志勇2,李巍
(1.广东工业大学机电工程学院,广东广州510002建峰索具有限公司,广东广州511356)
摘要:钢丝绳索具是海洋工程吊策平台起柔性连接的关键部件,常受到不规则波浪的冲击作用,采用流固耦合方法进
行应力与疲劳寿命的研究对钢丝绳索具的安全具有重要意义。基于 SOLIDWORKS与 ANSYS平台,建立钢丝绳索具单向
流固耦合分析模型,结合虛拟疲劳寿命分析方法,对波浪冲击下钢丝绳索具的应力与疲劳寿命进行有限元分析,同时对
比了静载下钢丝绳索具的应力与疲劳寿命特性,为钢丝绳索具的设计与性能评估提供理论依据。通过分析发现,波浪冲
击使钢丝绳索具内部应力成“双峰”型分布,在増大应力同时加剧应力分布的不均匀性,以及降低钢丝绳索具的疲劳寿
命。随着波谏从(3~6),钢丝绳索具最大应力从140.08増大到30773,应力変化范围从(112.73~274.52);在预设计疲劳寿
命1次情况下,实际使用寿命成"S”型由950000次减小到960次。
关键词:钢丝绳索具;波浪冲击;流固耦合;应;疲劳寿命
中图分类号:TH16;TD532文献标识码:A文章编号:1001-3997(2015)04-0126-03
Research on Stress Field and Fatigue Life of Wire Rope Sling
under the Impact of Waves
MA Ping, LU Xin-hui WANG Zhi-yong', LI Wei
(1. Faculty of Electrical and Mechanical Engineering, Guangdong University of Technology, Guangdong Guangzhou 510006
China; 2. Jianfeng Sling Co, Ltd. Guangdong Guangzhou 511356, China)
Abstract: Wire rope sling is the key part to the ocean engineering Lifting pla om on eible con e lion, which is often under
the condition of the impact of irregular uwe, and it is of great significance to study the stress and fatigue life with flu
model of unifor fuid-solid coupling of wire rope sling, combing with the itual fti e life nalysis method, doing finite
element analysis on the stress and fatigue life of wire rope sling under the wae impact, meanwhile making a comparison
about the characteris tic of stress and fatigue life in static load condition, and o pride a theoretical basis for the desig and
performace evaluation of wire rope sling rough analysis, it is found that the impact of the wave makes the wire rope slin
internal stress in to" win peaks"type distribution, and increases the stress, and contributes to the inhomogeneity of the
distribution of stress at the same time, and reduces the fatigue life of wire rope sling with wae velocity increases from 3 to 6
the wire rope sling maximum stress increases from 140.08 to 307.73, the stress ranges from 112.73 to 274.52; in the case of
preliminary design life for times, the actual serice life intostype decreases from 950000 to 950 time
Key Words: Wire Rope Sling; Wave Impact; Fluid-solid Coupling: Stress; Fatigue Life
1引言
基本结构出发介绍了我国吊索具的发展现状、历程以及未来的趋
索具是指为了实现物体挪移系结在吊重机械与被吊重物体势,文献财比研究国内外索具的相关技术标准的差异,指出了国
内素具高新技术的必要性。随着我国海洋领域的不断发展,作为
之间的受力工具,以及为了稳固空间结构的受力构件,广泛应用
海洋工程大型吊装平台不可缺少的钢丝绳索具,需求量正迅猛提
于海洋、石油、管道、港口、造船等多个应用领域。
高。对于海洋工程领域的钢丝绳索具,外部波浪冲击影响了索具
钢丝绳索具是由钢丝绳与压套压乐接而成,文献通过利用内部应力分布与疲劳寿命特性,进而影响索具的工作性能和安全
ANSYS中BEAM单元模拟了波浪对大型浮吊的冲击力作用,对性能。因此,对于波浪冲击下的钢丝绳索具力学特性与疲劳寿命
浮吊进行波浪冲击下的流固耦合振动特性分析。文献从索具的的研究就愈发迫切。
来稿日期:2014-09-11
基金项目:广东省教育部产学研合作项目(2012B091000042)
作者简介:马平,(1968-),男,湖南罗人,博士,教授,主要研究方向:高速数控机床关键技术、超精密驱动进给技术
鲁信辉,(1987-),男,河南信阳人,预土研究生,主要研究方向:机械制造装备