鑄造起重機擔負著向轉(zhuǎn)爐傾倒鐵水及轉(zhuǎn)運鋼水的任務。由于冶煉生產(chǎn)的節(jié)奏，決定了這種鑄造起重機的工作非常繁重。近幾年來，發(fā)現(xiàn)鑄造起重機使用過程中主梁存在疲勞裂紋現(xiàn)象，甚至因裂紋擴展而斷裂坍塌，嚴重影響了起重機的安全運行。為此，我們對主梁裂紋進行了應力應變測試，對行車的疲勞累計損傷和剩余壽命做出了評估。

測試儀器選擇

本次測試選用聚航科技生產(chǎn)的JHDY高速靜態(tài)應變儀，采樣頻率5KHZ，廣泛用于橋梁、車輛、壓力容器等結(jié)構(gòu)動載荷測試、疲勞測試。該儀器全軟件操作，多通道應變值實時顯示，實時繪制時域曲線。精度高、功能強大。

主梁受力分析

根據(jù)現(xiàn)場情況了解，裂紋位置均在受壓區(qū)，裂紋形狀都是距上翼緣板50mm處，并沿與上翼緣板平行的方向延伸。受力較大位置主要在小車經(jīng)?？康?個工作點位置，即鋼包起吊位置、鋼包?？课恢?、鋼水傾倒位置，也就是該行車發(fā)生裂紋的3處位置，而非主梁兩端和中間位置。這3處是小車工作位置，其受到的輪壓最大，可以認為是主梁的危險界面位置。因此，測點位置選擇了這3處。由于工作現(xiàn)場溫度高，最終選擇了中間的鋼包起吊位置進行了測試。

測點位置的確定

幾個已經(jīng)發(fā)生裂紋的位置，均經(jīng)過處理，裂紋的大小及數(shù)量有進一步惡化的趨勢。在裂紋產(chǎn)生的位置，結(jié)構(gòu)的應力已經(jīng)發(fā)生變化。為了確定主梁的實際應力狀態(tài)，根據(jù)現(xiàn)場情況，最終確定測點在鋼包吊起位置，該處沒有附加修復鋼板，可以較準確反映實際受力狀況，位置為艙室隔板兩側(cè)。

應力應變測試現(xiàn)場

行車一般提升的鋼水與鋼包質(zhì)量在135t-140t之間，期間行車需要先提升鋼包水行走80m，然后用主吊鉤將鋼包水運至應變花布置的下方10min以上，調(diào)整好位置后，用副鉤將鋼水傾倒到熔爐中。因此，此次測試過程為提升、行車、提升調(diào)整、傾倒四個步驟，測試時間為整個提升和傾倒過程。

應變測量結(jié)果

根據(jù)測試原理中的主應力計算公式和第四強度理論平均應力計算公式，計算得到各點的第四強度理論平均應力。本次僅分析測點2、4、5三個點的平均應力值，通過靜態(tài)應變數(shù)據(jù)采集儀的軟件處理形成各點的平均應力曲線（見圖1、圖2、圖3）。

疲勞壽命評價

根據(jù)以上測量結(jié)果可得知，行車在吊鋼包的過程中2^#點最大平均應力可達105.5MPa，4^#點最大平均應力可達61.2MPa，5^#點最大平均應力可達54.9MPa，均為沖擊載荷，且最大平均應力已大于16Mn在循環(huán)10⁷次的焊接疲勞強度100MPa。因此，可以得出結(jié)論，行車在多次循環(huán)載荷作用后肯定會發(fā)生結(jié)構(gòu)破壞。

由于本次試驗沒有對行車應變數(shù)據(jù)進行長期監(jiān)測，僅僅測量了一個吊鋼包載荷循環(huán)內(nèi)的數(shù)據(jù)，且已完成循環(huán)次數(shù)未知，因此無法更準確地計算其剩余壽命。所以，本次測量分析結(jié)果中暫不包含行車剩余疲勞壽命的估計。通過定期監(jiān)測，確定一定周期內(nèi)最大平均應力的變化，以及在最大應力作用下的累計循環(huán)破壞次數(shù)即可進行疲勞壽命計算。

結(jié)論

本次試驗主要通過應力應變測試確定行車主梁結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)，以確定主梁在安全受力下運行情況，同時為下一步開展行車主梁疲勞損傷和疲勞壽命計算提供依據(jù)，主要結(jié)論如下：

1. 在一個工作循環(huán)內(nèi)，行車在大部分時間內(nèi)應力都較小，只有在提起鋼包、提運鋼包行走、提升調(diào)整和傾倒四個時刻沖擊載荷較大。

2. 行車在工作過程中主梁受到較大的應力，最大應力可達105.5MPa，已超過16Mn材料的焊接疲勞強度，結(jié)構(gòu)在多次循環(huán)載荷作用后肯定會發(fā)生疲勞破壞。

3. 行車主梁母材和焊接區(qū)域疲勞強度相差較大，焊接區(qū)域疲勞強度僅為母材的1/3左右。因此，若要準確判斷結(jié)構(gòu)的疲勞壽命，測量過程中要重點關(guān)注焊接區(qū)域的應力應變變化規(guī)律。

根據(jù)測量結(jié)果，該行車在工作過程中局部瞬時產(chǎn)生的應力值較大，超出16Mn材料的焊接疲勞強度，要加強對該行車的巡檢力度，定期做好探傷工作，考慮在能滿足生產(chǎn)需要的前提下盡量降低負荷，以避免在薄弱部位出現(xiàn)疲勞破壞。通過定期監(jiān)測能準確地計算其剩余壽命，對有效避免因材料疲勞損傷造成的突發(fā)事故具有重大意義。