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水利工程论文-提高人字闸门抗疲劳强度的思考.doc

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水利工程论文-提高人字闸门抗疲劳强度的思考.doc

水利工程论文-提高人字闸门抗疲劳强度的思考摘要:根据葛洲坝船闸人字闸门运行10年后出现的裂纹情况,就产生疲劳裂纹的因素及人字闸门的应力分析,阐述了人字闸门产生裂纹的原因,提出了防范疲劳裂纹的具体措施对有关问题的思考。关键词:船闸人字闸门疲劳裂纹应力分析l概述三峡永久船闸人字闸门的设计、制造与安装借鉴了葛洲坝船闸人字闸门的实际经验,特别是葛洲坝船闸在运行10年以后出现疲劳裂纹的情况,给予我们很多启示。该人字闸门裂纹的特征是:①有裂纹都发生在人字闸门下部的45根主横梁附近;②裂纹分布的部位多在人字闸门主横梁与门轴柱或斜接柱竖隔板的连接处;③裂纹都是从竖向隔板的翼缘边线与主横梁翼缘相交处开始呈45°角延伸;④大多数裂纹都发生在焊接接头的端头。产生裂纹的原因有以下几方面看法:①认为人字闸门在开关过程中,因承受交变载荷而产生交变应力或应变,引起疲劳裂纹;②认为是门体扭转产生剪应力引发的疲劳裂纹;③由于竖隔板翼缘与主横梁翼缘的对接处的突变产生严重的应力集中;④由于自重以及各种阻力(泥沙及其他堆积物被挤压)作用下产生了过大的拉应力;⑤焊接缺陷导致初期开裂。但人字闸门主横梁的布置是按等强原则设置的,门体结构的应力值大致相等;人字闸门的连接构造、焊缝形状,甚至焊接缺陷也大体相同,为什么疲劳裂纹只发生在门体下部,这就很值得进一步研讨。2人字闸门产生疲劳裂纹的主要因素根据大量的试验研究,产生疲劳裂纹的因素可归纳为材料因素、载荷因素、几何因素和环境因素。材料因素与材料的基本力学性能密切相关,材料性能般用抗拉强度、屈服强度、硬度、伸长率、冷弯及冲击韧性来表示。材料抗拉强度越高,疲劳极限的应力幅也越大。屈服强度又与疲劳极限的应力幅呈线性关系。当强度相同时,疲劳极限与硬化指数有关,屈强比越大,硬化指数越低,硬化指数越高则疲劳极限越低。伸长率、冷弯及冲击韧性都是反映钢材的塑性和韧性性能的,材料具有塑性和韧性,则抵抗脆性破坏的性能也越强。载荷因素主要是加载的方式,如弯曲载荷、拉压载荷、扭转载荷等,疲劳裂纹破坏大都在交变载荷的多次作用下发生,而人字闸门产生疲劳裂纹的断裂因次大多在105以下,属低周疲劳破坏。产生疲劳裂纹的载荷因素除交变载荷外,还有力,甚至低于设计允许应力。因此大多数有关疲劳的研究是针对受拉构件和交变应力的构件。几何因素与载荷因素相关,由于几何形状不佳可导致应力成倍增长,而各种缺陷则会明

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