起重机械结构服役安全评估技术

王伟雄，高级工程师，美国California State University, Fullerton工商管理硕士。现任广州特种机电设备检测研究院院长，兼任中国特种设备检验协会常务理事。长期从事特种设备安全工作，对国内外特种设备检验机制、体制改革与发展方向有长期深入的研究。

1起重机械金属结构概述

1.1起重机械金属结构及其特点

1.2起重机械金属结构的材料

1.2.1金属结构用材料的类别与特征

1.2.2钢材的选择和钢材的规格

1.3起重机械结构安全检验任务和发展

1.3.1企业自检

1.3.2强制性检验

1.3.3委托检验

2相关法律法规及标准

2.1国外安全评估法规标准的演变与发展

2.2国内安全评估相关法律法规介绍

2.3起重机械结构安全管理体系

2.3.1现行技术规范和标准在起重机械结构安全管理上存在的缺陷

2.3.2起重机械结构安全管理体系

3起重机械金属结构服役安全评估技术体系

3.1国内外研究现状

3.1.1安全评估理论方法

3.1.2起重机械金属结构安全评估技术研究现状

3.2起重机械金属结构安全性影响因素分析

3.2.1从构件承载能力角度考虑的影响因素

3.2.2从服役故障角度考虑的影响因素

3.3在役起重机械金属结构安全评估体系的建立

3.3.1安全评估的定义

3.3.2起重机械安全评估的原理

3.3.3起重机械结构安全评估的原则

3.3.4安全评估的目的

3.3.5安全评估的意义

3.3.6起重机械金属结构安全评估体系的流程

3.4金属结构损伤典型分析与检测方法

3.4.1常用结构风险分析方法

3.4.2现代检测技术对损伤的识别

4有限元分析技术

4.1有限元分析技术概述

4.1.1有限元法的理论基础

4.1.2有限元法分析的基本流程

4.2起重机金属结构强度仿真分析

4.2.1起重机金属结构概述

4.2.2强度分析的理论基础

4.2.3起重机金属结构强度分析实例

4.3起重机金属结构模态分析

4.3.1模态分析概述

4.3.2模态分析理论基础

4.3.3起重机金属结构模态分析实例

4.4起重机金属结构稳定性仿真分析

4.4.1结构稳定性概述

4.4.2稳定性分析理论基础

4.4.3稳定性分析有限元计算方法

4.4.4起重机金属结构稳定性分析实例

4.5起重机金属结构疲劳有限元分析

4.5.1疲劳的基本概念

4.5.2疲劳寿命预测的两种理论

4.5.3虚拟疲劳分析过程

4.5.4L型门式起重机的疲劳分析

5无损检测与评价技术

5.1无损检测质量控制要求

5.1.1总体原则

5.1.2文件他控制

5.1.3程序化控制

5.1.4记录化控制

5.1.5协调配合

5.2外观检验

5.2.1焊缝的目视检测

5.2.2焊缝外形的尺寸检测

5.2.3目视检验法的优点及缺点

5.3表面无损检测技术

5.3.1缺陷分类

5.3.2磁粉检测（MT）

5.3.3渗透检测（PT）

5.4超声检测（UT）

5.4.1检测原理

5.4.2超声检测适用范围

5.4.3超声检测的优缺点

5.4.4超声检测的步骤

5.4.5超声检测缺陷定性

5.5声发射无损检测（AE）

5.5.1检测原理

5.5.2声发射技术特点

5.5.3声发射在起重机械上的应用

5.6无损检测新技术简介

5.6.1超声波衍射时差检测技术（TOFD）

5.6.2超声相控阵检测技术

5.6.3超声测厚

5.6.4残余应力

5.6.5激光无损检测

5.6.6红外无损检测

5.6.7微波无损检测

6结构应力应变测试分析技术

6.1应变电测法原理

6.1.1电阻应变片工作原理

6.1.2电阻应变片的基本结构

6.1.3电阻应变片的技术参数

6.1.4电阻应变片的选用

6.2电阻应变记录仪

6.2.1应变仪的分类

6.2.2载波放大式应变仪的组成及工作原理

6.3测试过程的影响因素及信号数据的处理方法

6.3.1应变电测系统的噪声干扰与抑制

6.3.2典型影响因素

6.3.3数据预处理

6.3.4测试信号数据处理

6.4应变电测法在起重机械结构安全评估中的应用

6.4.1应力测试在起重机械结构检测与评估中的作用

6.4.2起重机械结构应力测点选择的一般原则

6.4.3贴片方位与应力应变换算

6.5门式起重机应力测试数据分析实例

7结构振动测量与模态分析技术

7.1结构振动测量与模态分析技术概述

7.1.1结构振动测量技术

7.1.2模态分析技术

7.1.3模态分析在故障诊断和状态监测中的应用

7.2振动测量技术

7.2.1振动测量的力学原理

7.2.2振动测量的类型

7.2.3测振传感器

7.3模态测试技术概要

7.3.1频响函数的测试系统

7.3.2信号的描述

7.3.3数字信号处理技术的工作原理

7.3.4宽频带激振

7.3.5频响函数的估计

7.3.6小结

7.4起重机械结构模态测试分析举例

7.4.1模态分析主要工作

7.4.2激振设备和测点的选择

7.4.3传感器的选择

7.4.4测试方案

7.4.5模态测试结果及分析

8基于光纤光栅的起重机械金属结构状态监测技术

8.1光纤光栅传感原理

8.1.1光纤的结构

8.1.2光纤光栅基本原理

8.1.3光纤光栅传感器原理

8.2监测方案设计

8.2.1监测方案设计

8.2.2起重机械结构健康监测方法

8.3光纤光栅健康监测系统实现

8.3.1光纤光栅传感器布点方案确定

8.3.2光纤光栅熔接技术概要

8.3.3熔接工具

8.3.4光纤光栅熔接工艺

8.3.5光纤光栅应变传感器焊接工艺

8.4软件平台搭建

8.4.1交叉敏感问题

8.4.2光纤光栅传感器一次线性拟合公式推导

8.4.3软件平台开发

……

9剩余疲劳寿命预测

10服役起重机械结构技术状态评估

111000t/h桥式抓斗卸船机安全评估

12100t门座起重机安全评估

13MQ2533门座式起重机状态监测与安全预警

参考文献 2100433B

本书介绍了安全评估过程中所用到的关键技术，包括有限元分析技术、无损检测与评价技术、结构应力应变测试分析技术、结构振动模态分析技术、光纤光栅监测技术、剩余疲劳寿命预测技术等，并介绍了将这些技术分别运用于1000t / h 桥式抓斗卸船机安全评估、100t 门座式起重机安全评估、MQ2533 门座式起重机状态监测与安全预警三个案例中的分析方法及结果讨论。

本标准从安全原理的基本原则出发，基于风险管理的思想，规定了在用起重机械安全状况评估的一般要求、程序和方法、评估报告，提出了开展起重机械安全状况评估最基本的实施准则。 2100433B

《起重安全(第2版)》为安全生产新技术丛书之一。系统地介绍了通用桥式起重机、通用门式起重机、葫芦式起重机、流动式起重机、塔式起重机和港口起重机的安全装置，运行操作的安全知识以及安全检查的要点；书中还介绍了起重机易损零部件和通用安全装置的安全技术知识。《起重安全(第2版)》可作为各种起重设备操作人员的培训教材及继续学习用书，还可供企业安全管理干部及有关技术人员学习参考。

本书以淮河流域水闸工程的安全鉴定工作为背景，在十多年水闸安全鉴定和评估工程实践基础上，结合安全评估理论和国家及部颁规范、规程编写。本书对水闸安全鉴定的各项工作进行了阐述，总结了国内外水闸安全评估分析的理论和方法，系统地研究了淮河流域水闸工程安全评估关键技术，首次提出了《淮河流域水闸工程安全评估技术标准（草案）》。本书还对涵洞工程的安全评估关键技术进行了初步的探索。为方便读者应用，提供了多座不同类型、不同安全级别的水闸和涵洞安全鉴定和评估分析的工程实例。

本书可供水闸管理单位及其上级主管部门的管理人员，水闸安全检测与评估单位及其工作人员学习、使用，也可作为高等学校水利水电工程及相关专业的辅助教材或参考书。