船用起重机载荷应力测试试验

船用起重机是海上环境中执行运输作业的一种特殊起重机，主要用于舰船间货物的运输转移、海上补给、水下作业设备的投放与回收等重要任务。船用起重机在交付前需要进行载荷应力测试，主要是检测船用起重机关键部位在不同工况下的载荷应力大小，验证是否满足工作强度要求，并根据实际测试结果对结构进行加强。某生产企业找到南京聚航科技有限公司，委托我们进行这项载荷应力测试试验。

试验仪器

仪器采用聚航科技的JHDY动态应变测量系统，仪器多通道设计，可同时多台仪器并联使用，可达数百通道，所有通道同步采样。全中文软件操作，测量数据实时显示，数据及曲线实时保存。

应力测试方案

船用起重机主要由基座、塔身、吊臂和控制系统构成，测量部位均为钢材。测点选择主要为了考察几个关键部位的强度，因受力方向未知，采用三轴应变花。其中塔身顶部10个测点，框架1个测点，吊臂本体2个测点，卷扬机加固构件1个测点。

测试分为4种载荷工作模式：荷重40吨保持操作、荷重40吨卷上下操作、荷重45吨保持操作、荷重45吨旋回操作。在每个工作模式准备好后，应变仪器进行调零并开始测量采集。驾驶员按照操作方式进行操作直到操作流程结束后，仪器测量停止采集。每个工作模式重复3次，记录3次测试的最大最小应力值和平均值。

应力测试结果

测量过程中通过软件记录了各通道的应力变化，以下为其中2个测点在载荷模式2测试时的变化曲线。

图1 载荷模式2应力全程变化曲线

从结构安全角度考虑，我们取各个测点在整个测试过程中的最大应力值、最小应力值的3次重复的平均值来验证船用起重机的结构强度，各测点应力详细数据见下表。

注：以上σ1 为最大主应力，σ3 为最小主应力，-代表压应力，不带-的为拉应力。应力单位为：MPa。

数据分析及结论

从以上应力数据列表可以看出，本次测量的各测点在4种测试项目下，7#点在45吨旋回状态下的拉应力最大为244.1MPa，超过材料屈服强度的2/3。9#点在45吨旋回状态下的压应力最大-513.8MPa，存在应力集中问题。

针对上述问题，后续对起重机应力集中部位进行了加强，并在原9#测点附近选取2个测点再次进行测试，1#距离焊缝5mm，2#距离焊缝40mm，测试结果如下：

根据结果可以看出，进行加强后，应力集中问题已大幅改善，1#点在45 t旋回状态下的压应力最大为-395.7MPa，最大应力下降23%。2#点在45 t旋回状态下的压应力最大-307.1MPa，最大应力下降40%，其中靠近焊缝位置应力较为集中。