宝钢2030新酸洗平整机机架裂纹的强渡与寿命研究分析项目鉴定.doc

宝钢2030新酸洗平整机机架裂纹的强渡与寿命研究分析项目鉴定2003年7月4日在我院召开宝钢2030新酸洗平整机机架裂纹的强渡与寿命研究分析项目鉴定会，鉴定会由市教委科技处主持，项目负责人副院长瞿志豪教授代表项目组作项目研究报告。宝钢2030新酸洗平整机机架是宝钢冷轧薄板生产线上的一台重要冶金设备，该平整机由两片机架和四个轧辊作为设备的主要零件。生产线在安装调试后，经磁粉探伤为现在操作侧一面的机架上有明显的内置浇铸缺陷。由于这样的原因，厂方在组织生产时，不敢根据设计能力（1000T）进行轧制平整压下，仅用其能力的1/4。同时正准备为安全生产再加工了一片机架作为备件贮存。平整机机架材料为ZG35，外形尺寸为65352400440mm3，单片重量为40T，制造单价80万元。为了准确判断该机架在此缺陷下的真实工作能力，项目组受厂方委托对该机架进行了全面强度研究分析，具体内容为：1、应用光电复合法对平整轧机当前工作状态下进行实载荷测量，测量结果，机架的实际工作载荷为250T。2、应用有限元法对机架零件进行工作应力分析无缺陷应力分析；b)有缺陷应力分析；c)对缺陷提出假想修正措施。分析结果表明：机架无缺陷时，最大工作应力（在设计载荷下）发生在内窗口上转角上，max=23.3Mpa，而有缺陷时，在缺陷处的max=18.2Mpa，而机架b=18.2Mpa，所以工作安全系数分别为21和27，强度足够。3、应用断裂力学方法对缺陷窄化后进行了断裂强度分析2030平整轧机的内置缺陷，经探伤后，厂方立即对缺陷进行了挖补堆焊，但由于大面积堆焊一方面在加强机架结构强度的同时，也有可能因为产生焊接裂纹从而产生新的缺陷，本研究在进行一般情况下的机架强度研究和评价后，又假想原缺陷由焊接而窄化，形成新的裂纹缺陷，以此假想，进行原缺陷位置处的断裂分析。a) 三维应用光弹性方法测取机架裂纹尖端的强度因子K1；b) 应用有限元法测取机架裂纹尖端的强度因子K1；由三维光弹性法测得K1=64.57N/mm3/2，有限元法测得K1=68N/mm3/2，通过断裂韧性手册查得ZG35材料的断裂韧性K1c=3225N/mm3/2，因此K1 K1c，这说明，即使无纯化的缺陷在窄化假设后，在设计载荷工况下也不会形成裂纹扩展，因此机架的断裂强度评价也足够。4、机架的寿命分析机架裂纹的快速扩展是机架寿命变短的原因，而机架裂纹的扩展决定两个因素：一，断裂因子的增幅K1；二，应力变化的频率。K1决定工作应力的变化幅，变化频率决定于轧制力交变的次数，对2030平整轧机在设计载荷下，机架的应力水平不高，又交变频率次数N很低。所以机架不存在因假想裂纹而导致的寿命变短的问题。分析结论表明：2030平整机机架在设计载荷作用下，不会因缺陷存在而引起强度问题，更因为厂方已对机架进行了挖补堆焊处理，因此可以按设计目标进行工作。同时，厂方不必生产一机架作备件，这样可以节约机架的直接制造加工费近80万元，间接调换费10万元。鉴定委员会一致认为，本项目具有较高的理论和技术应用水准，可以普遍适用于其它的零部件的分析，属国内先进水平，因此有很大的推广价值。载荷实时显示及结构载荷报警系统项目鉴定2003年7月4日在我院召开市教委纵向项目载荷实时显示及结构载荷报警系统鉴定会，鉴定会由市教委科技处主持，项目负责人副院长瞿志豪教授代表项目组作项目研究报告。项目研究撇开传统的一次检测仪表的条件限制，从实验力学的相似关系出发，导出了一套新的实时载荷显示和强度报警的理论，即：光电复合法。以此理论为基础，设计了载荷实时显示及结构强度报警系统，并进行了仪器化设计（又称OES1系统）。本报警系统的创新之处在于：一是不需要设置标准传感器；二是不论结构形式有多少复杂，所有的力学建模工作在实验室完成；三是使复杂的结构载荷显示系统由小型智能化仪器来替代。该报警系统（又称OES1系统）的主要性能指标：1、可改变输入参数，具有通用性和广泛性；2、可随意设定安全门域，达到报警目标；3、能精确实时显示载荷值P或应