船用起重機是海上環境中執行運輸作業的一種特殊起重機，主要用于艦船間貨物的*輸轉移、海上補給、水下作業設備的投放與回收等重要任務。船用起重機在交付前需要進行載荷應力測試，主要是檢測船用起重機關鍵部位在不同工況下的載荷應力大小，驗證是否滿足工作強度要求，并根據實際測試結果對結構進行加強。某生產企業找到南京聚航科技有限公司，委托我們進行這項載荷應力測試試驗。

試驗儀器

儀器采用聚航科技的JHDY動態應變測量系統，儀器多通道設計，可同時多臺儀器并聯使用，可達數百通道，所有通道同步采樣。全中文軟件操作，測量數據實時顯示，數據及曲線實時保存。

應力測試方案

船用起重機主要由基座、塔身、吊臂和控制系統構成，測量部位均為鋼材。測點選擇主要為了考察幾個關鍵部位的強度，因受力方向未知，采用三軸應變花。其中塔身頂部10個測點，框架1個測點，吊臂本體2個測點，卷揚機加固構件1個測點。

測試分為4種載荷工作模式：荷重40噸保持操作、荷重40噸卷上下操作、荷重45噸保持操作、荷重45噸旋回操作。在每個工作模式準備好后，應變儀器進行調零并開始測量采集。駕駛員按照操作方式進行操作直到操作流程結束后，儀器測量停止采集。每個工作模式重復3次，記錄3次測試的*大最小應力值和平均值。

應力測試結果

測量過程中通過軟件記錄了各通道的應力變化，以下為其中2個測點在載荷模式2測試時的變化曲線。

圖1 載荷模式2應力全程變化曲線

從結構安全角度考慮，我們取各個測點在整個測試過程中的*大應力值、最小應力值的3次重復的平均值來驗證船用起重機的結構強度，各測點應力詳細數據見下表。

注：以上σ1 為*大主應力，σ3 為最小主應力，-代表壓應力，不帶-的為拉應力。應力單位為：MPa。

數據分析及結論

從以上應力數據列表可以看出，本次測量的各測點在4種測試項目下，7#點在45噸旋回狀態下的拉應力*大為244.1MPa，超過材料屈服強度的2/3。9#點在45噸旋回狀態下的壓應力*大-513.8MPa，存在應力集中問題。

針對上述問題，后續對起重機應力集中部位進行了加強，并在原9#測點附近選取2個測點再次進行測試，1#距離焊縫5mm，2#距離焊縫40mm，測試結果如下：

根據結果可以看出，進行加強后，應力集中問題已大幅改善，1#點在45 t旋回狀態下的壓應力*大為-395.7MPa，*大應力下降23%。2#點在45 t旋回狀態下的壓應力*大-307.1MPa，*大應力下降40%，其中靠近焊縫位置應力較為集中。