本文由Peter Frankovský、Ingrid Delyová、Peter Sivák、Piotr Kurylo、Elena Pivarčiová和Vojtech Neumann共同撰写，分别来自斯洛伐克科希策技术大学机械工程学院、波兰绿山大学机械工程学院以及斯洛伐克兹沃伦技术大学技术学院。该研究于2020年6月14日发表在期刊《Materials》上，题为“Experimental Assessment of Time-Limited Operation and Rectification of a Bridge Crane”。
该研究主要关注钢铁结构的技术能力评估，特别是长期运行的承载结构和预测其总寿命或剩余寿命的问题。钢铁结构在长期运行后，由于腐蚀、温度变化、残余应力等因素，可能导致材料损失和机械性能变化，进而影响结构的强度和稳定性。研究旨在通过对一座重型冶金操作中的桥式起重机进行实验和分析，评估其承载结构的疲劳寿命，并提出修复方案以延长其使用寿命。
研究对象：研究针对一台负载为200/50/12.5吨、跨度为18.6米的铸造桥式起重机。该起重机在重型冶金操作中运行了29年，主梁的纵向焊缝因长期应力作用而损坏，导致主梁截面开裂，强度和刚度大幅下降。
实验方法：研究通过电气电阻应变计进行实验测量，结合理论计算，评估主梁的疲劳寿命。实验测量包括在不同负载下（0 kg、123,200 kg、211,000 kg）进行多次测量，并在三种模式下进行：模式1为起重机从主梁中心移动到极限位置并返回；模式2为起重机在中心位置加载并移动到前后横梁；模式3为起重机在中心位置加载并移动到桥架。
结构修复：为了延长起重机的使用寿命，研究提出了通过焊接弯曲钢板来封闭主梁截面的修复方案。修复后，主梁的几何特性发生了变化，强度和刚度有所提升。修复后的主梁在有限负载（150吨）和时间限制（2年）下继续运行。
数据分析：通过实验测量和理论计算，研究得出了主梁在不同负载下的应力分布和疲劳寿命。修复后的主梁在12个月和15个月的运行后，再次进行了应变测量，结果表明修复后的主梁在有限负载下能够继续运行，但局部焊接板出现了局部屈曲。
疲劳寿命评估：研究通过实验和理论分析，确认了主梁的疲劳寿命已经耗尽。修复后的主梁在有限负载下能够继续运行，但疲劳评估表明其使用寿命仅能延长2年。
应力分布：实验测量显示，修复后的主梁在12个月和15个月的运行后，应力分布有所改善，但局部焊接板的屈曲问题仍需进一步解决。
动态提升系数：修复后的主梁在运行12个月后，动态提升系数为1.05，低于最大允许值1.343，表明主梁的技术状况有所改善。
该研究通过对桥式起重机的疲劳寿命评估和结构修复，提出了一种在有限负载下延长设备使用寿命的方法。尽管修复后的主梁能够在有限条件下继续运行，但其使用寿命仅能延长2年，且需要进一步的结构改进以解决局部屈曲问题。研究提出的实验和理论分析方法可以广泛应用于其他类似结构的疲劳寿命评估，特别是那些在变载荷下容易产生疲劳损伤的结构，如桥式起重机、龙门起重机、塔式起重机、起重机轨道、道路和铁路桥梁等。
疲劳寿命评估：研究通过实验和理论分析，准确评估了桥式起重机主梁的疲劳寿命，并提出了修复方案。
结构修复方法：通过焊接弯曲钢板封闭主梁截面，成功提升了主梁的强度和刚度，延长了其使用寿命。
应用价值：研究提出的方法不仅适用于桥式起重机，还可广泛应用于其他承载结构的疲劳寿命评估和修复。
研究还详细讨论了疲劳损伤的成因，包括设计、制造、操作和维护中的各种因素，并列举了容易产生疲劳损伤的结构元素和节点。这些内容为类似结构的疲劳寿命评估提供了重要的参考依据。