钢货架结构梁端节点的疲劳破坏问题剖析

• event2021-11-20 13:39:55
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钢货架结构的承载横梁两端一般通过焊接挂片，挂片上的挂齿插入立柱孔与立柱连接。由于此类节点的重要性，加工工艺的多样性以及理论设计的复杂性，一般是通过测试确定其承载能力与特性，安全储备较大（按照安全系数来讲，可能达到2.0）。然而在实际检测中，笔者也遇到了横梁破坏前无任何征兆，在某次操作过程中突然发生摔货的案例。当然，引起破坏的原因可能有材料问题、加工工艺问题、安装造成损坏、设计不足、超载以及操作不当等等。然而本文要讨论的是排除所有这些非正常原因后，还可能产生的破坏：疲劳破坏。            

伴随着货物的存取，货架结构承受着加载与卸载的循环作用。而受单个存储单元存取直接影响的构件就是横梁及梁端节点。 在正常使用中，梁端节点的应力水平不高，如果发生疲劳破坏，应该是高周疲劳。疲劳破坏属于脆性破坏，在破坏前无明显征兆，比较危险，在结构设计中应尽量避免。那么实际的货架梁端节点发生疲劳破坏的概率有多大？这与实际加卸载频率与节点本身的疲劳寿命有关。不同吞吐能力的仓库、不同功能用途的货架、不同位置的横梁，加卸载的频率不尽相同。中转位置的频率高一些，存储位置的频率低一些。这是一个统计问题。而节点本身的疲劳寿命，则由节点的材料、设计构造、加工工艺、安装精度、使用状况等因素综合决定。目前所有货架设计规范中都没有给出具体的设计规定，原因之一在于研究的欠缺。

东南大学尹凌峰教授团队对某厂家的钢货架结构梁端节点进行了疲劳试验研究，研究包括两类不同构造的节点：设置安全插销的节点与设置螺栓的节点。在正常使用工况模拟下，设置安全插销的节点破坏模式为挂片正面冲孔角点上的脆性破坏，疲劳寿命约2.2万次；设置双螺栓的节点破坏模式为梁侧上端裂缝的出现并发展，疲劳寿命约18万次。如此看来，增设螺栓改善了节点的疲劳特性，对节点的受力是有利的，而笔者在之前的文章《不可忽视！货架安全插销设计的重要性》中恰恰说过，螺栓的设置会带来不利的影响。孰优孰劣，不能站在固定的角度看问题。

供应商应首先对自己的产品的性能有准确的把握，就节点疲劳寿命而言，只能通过测试确定；其次，供应商应与用户根据实际项目具体需求及货架的使用情况确定货架的使用频率，然后选择满足需求的产品。