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起重船吊臂应变测试实验

分类:应力应变测试    关键词:应变测试

为了保障起重船作业时的安全,在出厂之前,需要对起重船吊臂结构进行应变测试,检测其是否能够满足要求。本次试验时利用应变测试方法对600t起重船在7种典型工况下的最大应力发生部位进行实际强度校核。

起重船主要参数及所需仪器

船体长70.8m,型深4.8m,型宽26.0m,吃水2.5m,2柱间长68.7m,肋距0.6m。吊臂为桁架结构形式,由各种规格的钢管组合而成,吊臂材料为Q345B,材料的弹性模量E=206GPa,主桁架钢管规格为600mm*16mm,水平及斜撑杆钢管规格为299mm*10mm,臂架总长为78m,臂架下开档为18800mm,臂架自重为308吨(含梯架重及杆头质量68吨)。主吊架仰角60°时,主吊钩承载能力为600吨,副吊钩承载的能力为400t,起升速度为0.028m/s,千斤柱总高为19600mm;横宽为17600mm;斜撑住与甲板之间的夹角为52°。

测试仪器采用JHYC静态应变仪;电阻应变片电阻为120Ω,敏感删尺寸为4mm*2mm,灵敏系数为2.12;应变胶采用502,防护胶采用703硅胶;测量导线横截面积为0.3mm2,采用双股绞形铜芯屏蔽形式。长度为100m;

测试方案

采用电阻应变测试方法进行试验,通过对危险截面的应变测试得到对应各测点的应力,并对起重机船舶在各工况下的起重系统强度进行判断,以满足设计要求。

由分析可知,在各工况下,主钩和辅助钩的危险截面基本相同,故将吊臂桁架下部内测的主杆顶部、中部、桁架上部内侧的根部和千斤柱单元各支座根部向上1.5m处作为测试对象,应变片的粘贴方向与被测构件的主轴线方向一致。考虑到构件焊缝处通常都存在残余应力,故焊缝的应力状况不在本次测试分析的范畴内,故所有测点的选择均避开焊缝,同时考虑到现场的实际工作条件,应变片粘贴位置应如下:

吊臂为桁架结构,每一边有4根纵向主杆杆件(上下各两根,成对称分布),由于爬梯主要位于吊臂桁架下部纵向主杆的内侧,故应变片对称布置在两边吊臂桁架下部的内侧主杆上;在吊臂顶部主杆上沿与吊臂轴线一致的方向对称布置两个应变片1#、2#。由于吊臂左侧桁架未设置爬梯,故只在吊臂中部右侧下方内侧的主杆上布置一个3#应变片,并在吊臂根部上部纵向主杆的内侧对称布置应变片,即4#、5#两个应变片。千斤柱为对称结构,应变片均应对称布置,为6#、7#和8#、9#。

组桥方法;由于温度场变化对本次实验影响较大,因此选取上午9点前进行测试,该时间段内气温变化较小,且各测点不存在由于阳光照射而形成的温度场不均匀现象,在没有其他热源的影响情况下,可认为所有测点处的温度是基本相同的,故可采用1/4公共补偿的接线;在与制造本吊臂所使用的完全相同的船用钢板上粘贴一个电阻应变片,不受载荷作用,并将其置于船舶甲板上,使其与各测点单元所处温度场基本一致,且接入应变仪时电阻(含导线)与其他工作片一致,以此作为温度补偿片。

从试验情况看,利用应变测试对起重船的关键起重结构进行实际强度校核的方法是行之有效的,可以帮助船舶检验人员更为准确的了解起重船起重结构的强度情况,从而更为科学的评估起重船舶的作业安全性。


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