РАЗДЕЛ 2
МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1. Методика исследования состояния узлов соединения главных и концевых балок мостовых кранов, находящихся в эксплуатации
Исследование состояния узлов соединения главных и концевых балок мостовых кранов, находящихся в эксплуатации, производилось в комплексе работ по их обследованию на основании действующей на тот момент нормативной документации. На основании опыта обследования кранов Запорожского региона было предложено рассматривать краны во взаимосвязи с технологией работ, в которых они заняты [100]. Краны были обследованы на различных предприятиях, по каждому из которых составлялась схема размещения кранов, которая позволила при изучении технологии определить в ней роль тех или иных кранов. Так, краны, работающие в торце пролета, работают, как правило, меньше других, однако паспортный режим и тип крана у них зачастую тот же. Это приводит к тому, что такие краны необходимо рассматривать отдельно. По каждому крану, имеющему дефекты, составлялась карта эскизов мест повреждений с ситуационной схемой. За повреждение принимали трещину, расположенную в одном из перечисленных мест. После анализа схем расположения дефектов установлено, что для кранов одного завода изготовителя, работающих в одинаковых условиях, расположение дефектов имеет хорошую повторяемость. Поэтому, с незначительной потерей информации, можно говорить о повреждении всего узла, учитывая, что известны характерные для него места расположения дефектов. Таким образом, повреждение узла крана оценивалось нулем или единицей в зависимости от наличия - отсутствия трещин. Что касается влияния размеров и количества трещин, то эти аспекты отражены лишь качественно по следующим причинам:
* наличие даже одной трещины вызывает необходимость ремонта;
* количество поврежденных однотипных узлов говорит лишь о недостаточной несущей способности конструкции;
* при характерном повреждении одного узла производят ремонт всех однотипных узлов, а если позволяют возможности, то и всех однотипных кранов;
* размер трещин для однотипных узлов - случайная величина, которая зависит от того, в какой момент времени проведено обследование крана.
Работа по определению вероятности повреждения конструкции носит характер пассивного эксперимента, так как обобщает результаты обследования кранов, в выборе типа которых исследователь не участвует. Очевидно, что для идентификации крана из множества других необходимо знать ряд его параметров: грузоподъемность, пролет, рабочие скорости, толщины металла, режим работы и т.д. Многие из этих факторов зависимы. Так грузоподъемность, пролет, год изготовления и режим работы для кранов конкретного завода-изготовителя определяют типаж этого крана, а значит и толщины металла, и скорости, если известно его назначение. По конструкции узлов соединения краны разделили на две группы: с этажным и стыковым исполнением.
При использовании регрессионного анализа необходимо выполнение предпосылок [101]:
* отклик имеет нормальное распределение;
* дисперсия отклика не зависит от его абсолютной величины.
В данном случае дисперсия
,
где - вероятность повреждения;
- общее количество кранов.
Получить решение можно, использовав логит-регрессию, которая применяется в том случае, когда отклик принимает лишь два значения: 1 - имеются повреждения; 0 - дефектов не обнаружено. Такой результат получает эксперт после проведения обследования. Модель вероятности повреждения имеет вид:
,
где ;
X1= (Q-5)/45, где Q - грузоподъемность, т;
X2= (L-16)/32 , где L - пролет, м;
X3= (INT-1)/3, где INT - интенсивность работы- безразмерная величина от 1 до 4 (по аналогии с нормами Госгортехнадзора);
X4= (T-12)/36, где T - срок эксплуатации на момент обследования в годах.
Нахождение коэффициентов производилось по методу наибольшего правдоподобия.
Функция потерь вычисляется как сумма натуральных логарифмов логит-правдоподобия [102]:
;
где - натуральный логарифм функции правдоподобия для выбранной логит-модели; - наблюдаемое значение; - вероятность повреждения.
Логарифм функции правдоподобия для нулевой модели , содержащей только свободный член
;
где - натуральный логарифм функции правдоподобия для нулевой модели; - число наблюдений со значением 0; - число наблюдений со значением 1; - общее число наблюдений.
2.2. Методики исследования напряженно-деформированного состояния узлов соединения
2.2.1. Методика расчета на выносливость угловых швов
Максимальные эффективные напряжения определяли методом hot spot stress ?97?, адаптированным к принятым на Украине нормам расчета:
где - напряжения, учитывающие геометрическую концентрацию напряжений ?97?, которые определяются экстраполяцией из точек, отстоящих на расстоянии 0,5·t и 1,5·t от концентратора, где t - толщина листа (рис. 2.1);
КТЕСТ - коэффициент концентрации напряжений, полученный при расчете тестовых твердотельных моделей или моделей-оболочек поперечных и продольных швов;
КТабл. I.5.1 - эффективный коэффициент концентрации напряжений для соответствующих соединений ?103, Табл. I.5.1?; КК - корректирующий коэффициент, обеспечивающий соответствие данных расчета экспериментально полученным значениям.
Рис. 2.1. Определение напряжениий, учитывающих геометрическую концентрацию напряжений. Размер конечных элементов равен толщине листа. Тогда:
где -главные напряжения на расстоянии 0,5·t и 1,5·t от концентратора.
При расчете тестовых моделей
где , - напряжения, учитывающие концентрацию от геометрии и напряжения вдали от концентратора соответственно.
Коэффициент концентрации напряжений в общем виде
где - зависит от геометрии соединения, - зависит от качества поверхности шва и т.д.
Тогда при расчете тестовых моделей
Вследствие того, что для тестовых моделей выбираются аналоги рассчитываемых соединений: .
Тогда при расчете конструкции
где - действующее напряжение без учета концен