0 引言

隨著我國工業(yè)化水平的提升，大量中型工業(yè)廠房投入使用，鋼結(jié)構(gòu)吊車梁使用頻率也越來越高。由于鋼結(jié)構(gòu)的吊車梁受力十分復雜，而且載重噸位較大，日常作業(yè)期間長期承受過度反復載荷的影響，因此結(jié)構(gòu)容易出現(xiàn)疲勞裂縫，不僅會由于疲勞導致?lián)p壞，影響正常的工業(yè)生產(chǎn)流程，也會導致現(xiàn)場出現(xiàn)嚴重安全事故。因此，必須對吊車梁的疲勞性能進行評價，及時監(jiān)控吊車梁的狀態(tài)，準確評估其疲勞壽命，確保廠房生產(chǎn)的安全和高效。

初中英語教材上的內(nèi)容固然都是經(jīng)典文章，有利于培養(yǎng)學生的閱讀能力，教師應對其善加利用。但是，僅僅局限于教材是不夠的，教師還應經(jīng)常鼓勵學生閱讀課外讀物，擴大視野，并通過大量閱讀提高自身的閱讀能力。如教師可精心選取適合初中生閱讀的報紙雜志，鼓勵學生背誦經(jīng)典段落或經(jīng)典語句。筆者在教學中，會在每周留出1節(jié)課，讓學生講解自己閱讀到的精彩片段或小故事，或者組織“Show My ABC”英語手抄報展覽活動。教師也可將學生劃分成組，以“I Understand，So I Perform”英語故事小短劇表演，激發(fā)學生的閱讀熱情，鼓勵學生主動增強英語閱讀量。

1 項目概述

1.1 工程概況

某煉鋼廠主廠房結(jié)構(gòu)監(jiān)測鑒定中的吊車梁疲勞，該項目的轉(zhuǎn)爐、精煉、連鑄主廠房吊車梁系統(tǒng)使用大型工字鋼梁連續(xù)拼接而成，經(jīng)過重級工作制吊車總重超過600t 的長期負荷和反復影響，存在吊車梁疲勞性能下降的風險，為了確保作業(yè)期間的安全，開始對其進行強度評估。

1.2 項目任務

在吊車運行最頻繁的區(qū)域選擇吊車梁，通過動態(tài)應力譜和有限元分析確定疲勞狀況。性能評估的內(nèi)容包括：通過動態(tài)應力譜測試確定實際生產(chǎn)中的情況；通過有限元軟件建立吊車梁的精細化計算模型，分析吊車梁的實際界面特征和受力特點；進行吊車梁疲勞性能的評估，通過在吊車梁上施加移動載荷進行模擬，分析載荷移動下的測點、疲勞控制點最大應力變化曲線，確定吊車梁的強度能否滿足要求

。

2 疲勞分析理論和方法

本次分析主要使用疲勞時域分析法，通過對可能存在疲勞問題的關(guān)鍵位置進行結(jié)構(gòu)疲勞載荷的模擬，以及利用有限元分析模擬對響應應力時程進行分析，之后使用循環(huán)計數(shù)法進行簡化，確定擬定S-N 曲線和疲勞累計損傷情況。關(guān)鍵在于利用循環(huán)計數(shù)法將不同規(guī)則或者應力的時程轉(zhuǎn)化為完整的循環(huán)載荷或者應力。目前雨流計數(shù)是最精確并且使用最規(guī)范的計數(shù)方法

。

雨流計數(shù)法的主要功能在于把結(jié)構(gòu)-應力歷程轉(zhuǎn)化為了若干個不同下凹的應力循環(huán)，通過編制結(jié)構(gòu)的疲勞荷載譜進行疲勞計算和評估工作

。該方法使用雙參數(shù)法，在統(tǒng)計過程中注意疲勞應力幅和平均應力兩個分量，并將應變力視為二者的疊加，符合疲勞應力的特點。

如圖1 所示，依次有四個點D、C、B、A，A 到B 的幅值范圍大于B 到C 的幅值范圍，故在A 到C 之間形成閉合環(huán)，并以B 到C 的幅值范圍來代替，且之后所有的閉合環(huán)必須大于B 到C 的閉合。又如圖2 所示，依次有F、E、D、C、B、A 六個點，與圖1 相似，A 到B 的幅值范圍大于B 到C 的幅值范圍，B 到C 形成閉合環(huán)。同時滯回曲線顯示又形成了D 到E 這個閉合環(huán)，因為A 到D 的幅值范圍又是大于D 到E 的幅值范圍。

雨流計數(shù)法就是基于上述原理，對實測等效應力曲線處理得到應力幅值與循環(huán)次數(shù)的關(guān)系，從而將實測應變歷程簡化為若干個應變幅循環(huán)，供疲勞壽命分析估算。

3 吊車梁專項測試和數(shù)據(jù)處理

3.1 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

利用三維建模軟件UG 完成對吊車梁系統(tǒng)幾何建模，吊車梁模型主體為加勁工字梁，梁端焊接板材采用螺栓連接，鋼柱由加勁工字梁、T 型梁、角鋼和加勁肋等主體結(jié)構(gòu)組成，通過鋼板焊接組成。首先在部件模塊創(chuàng)建全部零部件，之后在裝配模塊中把各零部件裝配成梁模型和柱模型，將梁模型和柱模型分別合并為單個整體，梁柱節(jié)點處的連接使用梁單元模擬螺栓連接進行自由度綁定。對三跨梁進行分析。

6.B 提示:高中階段既能跟酸反應,又能跟堿反應的物質(zhì)主要有:①單質(zhì)鋁,②三氧化鋁,③氫氧化鋁,④弱酸的酸式鹽,⑤弱酸的銨鹽,⑦氨基酸蛋白質(zhì)等。故選B項。

3.2 傳感器布置

吊車梁中結(jié)構(gòu)板件焊接位置應力狀態(tài)復雜，而且容易出現(xiàn)應力集中的情況，所以傳感器選擇結(jié)構(gòu)中最危險應力狀態(tài)的部位進行安裝。實際測試工作中，很難確定該位置的應力狀態(tài)，所以只能通過測試取下翼板應變，之后通過有限元分析判斷節(jié)點的應力狀態(tài)

。結(jié)合現(xiàn)場狀況，選擇吊車最為頻繁的區(qū)域進行結(jié)構(gòu)疲勞應力測試。傳感器布置位置如表1 所示。

3.3 測試及分析結(jié)果

當?shù)踯嚨? 輪運動到吊車梁中間位置時，對梁跨中及連接處最危險界面最為不利，吊車梁整體結(jié)構(gòu)承載力將隨之下降。

采用基于小波分析的時頻分析方法，對實測信號進行處理。對三向應變信號通過小波分析方法濾去噪聲。結(jié)果如圖3 所示。

公元前17世紀，Ahmes草紙書上記錄著古埃及人使用符號將整體的一部分記作單位分數(shù)[12].Ahmes草紙書中涉及許多分配現(xiàn)實世界食物的問題，均屬于從“部分事物”與“事物整體”視角描述分數(shù)的最早期應用[13].為了分辨、表述清楚“部分事物”與“事物整體”間的關(guān)系，也就成為了分數(shù)概念逐步形成的動力源泉.這種事物間的整體和部分的關(guān)系，被Park等[11]稱為“fractional quantity”，可將其翻譯為“分數(shù)量”.而“fractional quantity”這一概念在缺乏算術(shù)的古代，又自然而然地被區(qū)別于常見的整數(shù).

（2）應力等效及分析

以D 軸測點1 為例，對測點進行8h 應變數(shù)據(jù)實時采樣，得到各測點三向應變曲線，并通過應變應力轉(zhuǎn)換公式計算等效應力曲線，應用小波分析去除噪聲得到各測點8h 等效應力曲線。如圖4 所示。將各測點等效應力曲線代入四點循環(huán)雨流計數(shù)法，計算應力曲線的幅值和均值及其循環(huán)次數(shù)，如圖5所示。

本次測試使用DH5929N 動態(tài)應力應變測試分析系統(tǒng)進行現(xiàn)場測試工作，以使用計算機為基礎(chǔ)，進行智能化動態(tài)測試分析，測試中進行多通道、長時間、動態(tài)、不間斷的信號采集；使用了銅網(wǎng)作為屏蔽導線，保證信號的穩(wěn)定傳輸。

利于四點循環(huán)雨流計數(shù)法得到的各測點應力譜幅值、均值的循環(huán)次數(shù)。通過鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計標準（GB50017-2017）

計算實際欠載效應等效系數(shù)

，結(jié)果如表2 所示。利用欠載效應等效系數(shù)

計算各測點等效應力幅[ ]

Δ，并通過S-N 曲線lgN=12.16 -2.72 lg

，計算測點疲勞循環(huán)次數(shù)。

Raven和李笑都認為，ofo最終可能還是會歸于滴滴。“這也是員工們希望的，這樣一來，業(yè)務可以繼續(xù)，還是做出行。滴滴是第一大股東，有優(yōu)先選擇的權(quán)力，而且滴滴也急需牌照。因為很多城市都在限制共享單車的投放數(shù)量，ofo手中的牌照和投放指標，對于滴滴和阿里都有吸引力。阿里為何同意單車作為借款抵押，看中的其實并不是車，而是牌照和指標?！盧aven說。

利用前處理軟件HyperMesh 對幾何模型進行有限元網(wǎng)格劃分，工字梁、T 型梁、角鋼和加勁肋等主體結(jié)構(gòu)采用殼單元模擬，螺栓連接件采用梁單元建模，相鄰吊車梁上翼板邊緣之間采用彈簧單元模擬實際連接。

4 吊車疲勞性能評估

4.1 吊車梁系統(tǒng)有限元分析

建立吊車梁結(jié)構(gòu)有限元分析模型，進行重級工作制吊車危險區(qū)域的疲勞性能分析，獲得疲勞壽命評估結(jié)果

。使用有限元分析的優(yōu)勢在于能縮短評估計算的工作周期，對結(jié)構(gòu)疲勞性能、疲勞壽命數(shù)值模擬結(jié)果計算速度更快更精確，給結(jié)構(gòu)的設(shè)計、制造、檢修都提供指導性意見，也能對結(jié)構(gòu)疲勞狀況進行精確分析，完成壽命預測工作。

進行現(xiàn)場數(shù)據(jù)實測時，車間正處于正常生產(chǎn)狀態(tài)下，導致現(xiàn)場測試環(huán)境并不穩(wěn)定，具有很多不確定性和影響因素

。項目的現(xiàn)場實測時間比較長，所以必須保證測試所使用的儀器、測試系統(tǒng)具有較高的穩(wěn)定性和良好性能。為了進一步確保數(shù)據(jù)采集結(jié)果的有效性和真實性，采集過程中系統(tǒng)必須能夠滿足本次載荷實測的全部要求，并采用了多通道實時、動態(tài)、同步采集數(shù)據(jù)；采集系統(tǒng)必須具備一定處理能力，滿足現(xiàn)場進行數(shù)據(jù)檢驗和分析的需要；由于現(xiàn)場的干擾因素較多，因此使用的采集系統(tǒng)需要具備較強的抗干擾能力，能在作業(yè)環(huán)境下穩(wěn)定完成采集工作，并且對環(huán)境具有動態(tài)管理能力，以充分適應環(huán)境需求

。

對比實測等效應力時程曲線和有限元仿真時程曲線，實測最大應力與吊車未進入中間梁時的應力之差為26MPa，有限元仿真最大應力與吊車未進入中間梁時的應力之差為27.7MPa。對比可見數(shù)據(jù)吻合良好，模型較為準確。

由表2 可見，E 軸的跨中等效應力幅最大，但小于鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計標準（GB50017-2017）中循環(huán)次數(shù)n 為2×10

次的容許正應力幅[ ]

Δ 2×10

，滿足重級工作制吊車梁常幅疲勞強度公式

]

Δ ≤[ ]

Δ，各測點處疲勞強度滿足現(xiàn)行標準。

模型的邊界條件按簡支梁在吊車梁兩端施加約束，在梁兩端工字型界面的腹板中心點處設(shè)置形心為參考點，將參考點與工字梁界面進行耦合后對參考點橫向和豎向約束；并通過螺栓將兩根吊車梁結(jié)構(gòu)連接在一起。

吊車梁及鋼柱系統(tǒng)材料均為Q345B 低碳合金鋼，密度7 850kg/m

，彈性模量206GPa，泊松比0.3。將模型導入ABAQUS 中對吊車梁整體結(jié)構(gòu)進行承載力驗算，輪壓為均布載荷，輪壓寬度為50mm

。

（1）應變測試

4.2 DE 跨疲勞壽命評估

對DE 跨吊車梁施加速度為15m/min 的移動載荷，單輪施加載荷415.6KN，輪壓寬度為50mm。起始時刻吊車尾部從第一根柱出發(fā)，結(jié)束時刻吊車頭部到達第四根柱處。DE 跨吊車梁結(jié)構(gòu)移動載荷受力云圖如圖12 所示，共237 個分析步。

醫(yī)院當中,由于其環(huán)境的特殊性,護士與患者的接觸是非常密切的,并且護士還是各項操作的實施者。因此,護士感染各種傳染性疾病的可能性就比較大,這就需要護士提高自己的防護意識,采取有效的防護措施來保護自己。護理人員在工作當中,要對其中的不安全因素高度重視,嚴格執(zhí)行無菌操作及高度重視手衛(wèi)生,嚴格執(zhí)行標準預防原則,加強個人職業(yè)防護能力,從而預防及減少醫(yī)務人員醫(yī)院感染發(fā)生率。

通過上述方法獲取的保護裝置多維度信息，并不能直接實現(xiàn)與WDT中的裝置整機測試能力描述模塊進行對應，還需要通過一定的轉(zhuǎn)換規(guī)則將裝置板卡組成信息轉(zhuǎn)換成唯一測試能力描述ID號，然后再根據(jù)整機測試能力唯一描述ID號在WDT的整機測試能力映射數(shù)據(jù)庫中進行搜索，如該整機測試能力唯一描述ID號存在，WDT將存在信息反饋給ITCC。最后有ITCC下發(fā)測試指令給WDT，從而實現(xiàn)ITCC對保護裝置整機測試的自動控制。詳見圖2。

將ABAQUS 軟件中計算的移動載荷作用下結(jié)構(gòu)的應力分析結(jié)果導入疲勞分析軟件Fe-safe 進行吊車梁結(jié)構(gòu)的疲勞壽命評估，吊車完整經(jīng)過三根吊車梁為一個循環(huán)。

圖6 中給出了典型測點處吊車梁結(jié)構(gòu)翼板下緣疲勞循環(huán)次數(shù)，同時在表3 將基于仿真數(shù)據(jù)的疲勞壽命評估結(jié)果與基于實測數(shù)據(jù)的疲勞壽命評估結(jié)果對比。

采用SPSS 21.0軟件進行分析，組間比較采用有序分類變量兩組獨立樣本的秩和檢驗。其中P＜0.05認為差異具有統(tǒng)計學意義。

由于環(huán)境和資源的限制,世界范圍內(nèi)正在經(jīng)歷著一場能源轉(zhuǎn)型。從建設(shè)智能電網(wǎng)到建設(shè)能源互聯(lián)網(wǎng),發(fā)展清潔低碳的可再生能源是這種能源轉(zhuǎn)型努力的具體體現(xiàn)。我國政府已向國際社會承諾,非化石能源占比將在2020年達到15%,2030年達到20%。

通過將ABAQUS 軟件中計算載荷作用下結(jié)構(gòu)的應力分析結(jié)果導入疲勞分析軟件中，進行吊車結(jié)構(gòu)梁疲勞壽命的評估工作，對S-N 曲線通過相對吊車梁進行縮尺疲勞實驗擬合。通過典型位置處基于仿真應力和實測應力疲勞壽命評比結(jié)果進行對比，確定疲勞模型可以反映真實情況，壽命比較短的位置主要在上翼板和腹板焊接位置，以及吊車兩端約束位置

。其中上翼板和腹板連接位置會出現(xiàn)應力集中現(xiàn)象，容易造成局部出現(xiàn)疲勞破壞的問題。吊車的梁端約束位置通過螺栓傳遞兩根梁之間的力，應力比較集中，也存在疲勞導致壽命縮短的風險，但是由于該位置不是主要承力結(jié)構(gòu)，因此即使疲勞損壞也并不會導致事故，通過定期檢查就可以保障廠房內(nèi)的安全。

5 結(jié)論

通過對中型廠房超重噸位吊車梁支撐結(jié)構(gòu)進行分析，選擇最不利的兩跨進行吊車梁運動狀態(tài)下的應力測試和數(shù)據(jù)分析，進行疲勞壽命預測發(fā)現(xiàn)，DE 跨E 軸跨中等效應力最大，依舊小于結(jié)構(gòu)設(shè)計標準，通過疲勞強度公式進行計算，各個測點位置的疲勞強度滿足當前標準要求。通過計算承載力，以及進行移動載荷受力計算，吊車梁的整體結(jié)構(gòu)約束位置通過螺栓傳遞兩根梁之間的力比較集中，最大應力點都在吊車梁主體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)，所以吊車梁主體結(jié)構(gòu)為主要研究對象，因此對載荷最重的DE 跨和FG 跨進行疲勞強度評估。

DE 跨典型位置根據(jù)仿真應力和實測應力疲勞評估結(jié)果對比，兩者的吻合性比較強，所以使用疲勞分析模型可以代替實測數(shù)據(jù)準確進行疲勞壽命的評估工作。通過進一步分析，在翼板和腹板連接位置由于集合變化會導致應力集中的情況，所以局部出現(xiàn)疲勞破壞的可能性更大。螺栓在兩根梁之間傳遞能量，具有應力集中的特點，但由于不是主承力結(jié)構(gòu)部件，存在疲勞問題也不會導致事故，所以需要定期開展檢查工作。FG 跨吊車梁和DE 跨吊車梁有類似狀況，由于翼板和腹板連接位置出現(xiàn)幾何形狀變化會造成應力集中，因此局部出現(xiàn)疲勞的可能性比較大。在吊車梁兩端使用螺栓傳遞兩根梁之間的力，存在應力集中的情況，但由于不是柱承載力結(jié)構(gòu)件，因此疲勞破壞不會導致事故，通過定期檢查可以保證安全。

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