鑄造起重機擔負著向轉爐傾倒鐵水及轉運鋼水的任務。由于冶煉生產的節奏，決定了這種鑄造起重機的工作非常繁重。近幾年來，發現鑄造起重機使用過程中主梁存在疲勞裂紋現象，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的JHDY高速靜態應變儀，*高采樣頻率5KHZ，廣泛用于橋梁、車輛、壓力容器等結構動載荷測試、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

根據現場情況了解，裂紋位置均在受壓區，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停靠的3個工作點位置，即鋼包起吊位置、鋼包停靠位置、鋼水傾倒位置，也就是該行車發生裂紋的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*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

幾個已經發生裂紋的位置，均經過處理，裂紋的大小及數量有進一步惡化的趨勢。在裂紋產生的位置，結構的應力已經發生變化。為了確定主梁的實際應力狀態，根據現場情況，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。

應力應變測試現場

行車一般提升的鋼水與鋼包質量在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。

應變測量結果

根據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，通過靜態應變數據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

根據以上測量結果可得知，行車在吊鋼包的過程中2^#點*大平均應力可達105.5MPa，4^#點*大平均應力可達61.2MPa，5^#點*大平均應力可達54.9MPa，均為沖擊載荷，且*大平均應力已大于16Mn在循環10⁷次的焊接疲勞強度100MPa。因此，可以得出結論，行車在多次循環載荷作用后肯定會發生結構破壞。

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

結論

本次試驗主要通過應力應變測試確定行車主梁結構的受力狀態，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，主要結論如下：

1. 在一個工作循環內，行車在大部分時間內應力都較小，只有在提起鋼包、提運鋼包行走、提升調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，*大應力可達105.5MPa，已超過16Mn材料的焊接疲勞強度，結構在多次循環載荷作用后肯定會發生疲勞破壞。

3. 行車主梁母材和焊接區域疲勞強度相差較大，焊接區域疲勞強度僅為母材的1/3左右。因此，若要準確判斷結構的疲勞壽命，測量過程中要重點關注焊接區域的應力應變變化規律。

根據測量結果，該行車在工作過程中局部瞬時產生的應力值較大，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，考慮在能滿足生產需要的前提下盡量降低負荷，以避免在薄弱部位出現疲勞破壞。通過定期監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事故具有重大意義。