塔式起重机（以下简称塔机）是现代施工中的一种重要的起重设备,可以实现重物的水平及垂直运输,但是随着施工强度的不断增大,塔机在工作过程中出现倒塌、折臂等安全事故的现象也日益增多,给国家造成了严重的经济损失。本文针对国内外近10年的塔机事故进行了分析,发现将近85%的塔机事故都是由塔机起重臂的损伤而造成的,因此及时对塔机起重臂进行结构损伤诊断具有重要的意义。在此背景下,本文对国内外损伤的模拟研究现状进行了归纳与总结,选用QTZ80塔式起重机作为研究对象,对其起重臂进行损伤模拟研究,并构建了基于塔机起重臂臂端特征点位移轨迹图谱的起重臂损伤诊断方法,主要研究内容如下:（1）建立了参数化的QTZ80塔机整机有限元仿真模型。根据QTZ80塔机的结构参数,使用ANSYS APDL命令流构建了塔机整机常用梁单元的参数化截面模型,并以此为基础构建了参数化的变截面梁单元模型,进一步构建了与实体模型分析结果更加接近的塔机整机参数化的变截面梁杆单元有限元模型。使用ANSYS APDL命令流施加了塔机有限元模型的材料和约束,并根据塔机的起重特性曲线选取了该塔机的五种典型工况对其进行静力分析,计算了该塔机在典型工况下起重臂的应力分布情况,实现了参数化的载荷施加。通过修改ANSYS APDL命令流参数的方式实现了塔机参数优化快速建模和同系列其他型号塔机的快速建立,最后基于Delphi、ACCESS软件对塔机整机的建模命令流进行了封装,完成了塔机参数化辅助建模系统的开发。（2）腐蚀损伤和裂纹损伤的有限元建模与分析。利用参数化建模所具有的特性,采用减小起重臂局部壁厚的方法,建立了塔机起重臂的腐蚀损伤模型。采用参数化实体建模的方法,在裂纹损伤相应位置建立了参数化实体模型,并通过断开节点之间连续性的方法,建立了裂纹损伤模型;应用多尺度建模技术,采用刚性区域法连接实体模型与梁杆模型,建立裂纹损伤分析模型。通过对无损伤多尺度连接模型与无损伤梁杆模型起重臂特征点的位移以及模态频率的对比分析,验证了使用刚性区域法对不同类型单元之间进行连接的可行性和准确性。选取QTZ80塔机起重臂的第三、四、五节下弦杆截面的不连续处作为腐蚀损伤、裂纹损伤的发生位置,进行了腐蚀损伤和裂纹损伤的有限元建模与分析。（3）销轴连接损伤有限元建模与分析。通过实体建模的方式建立了销轴连接结构（销轴与耳板）模拟,并设置好销轴与销轴孔之间的接触,通过改变销轴曲率半径的方法来模拟销轴的磨损,销轴连接结构采用刚性区域法与梁杆模型进行连接。选择起重臂第三、四、五节之间的上弦杆连接销轴作为连接损伤模拟对象,进行了销轴连接损伤的建模和有限元分析。（4）塔机起重臂不同损伤宏观表征特性研究。基于前面已经建立的塔机参数化有限元分析模型,应用ANSYS APDL命令流构建了起重臂特征点有限元分析及位移结果自动提取系统,实现了变参数塔机模型的自动分析,为大规模研究塔机起重臂的损伤宏观表征提供了有力的分析工具。利用自动分析系统,分析了塔机起重臂在不同类型（腐蚀、裂纹、连接）、不同位置、不同程度的损伤状态下的臂端特征点位移轨迹宏观表征。将起重臂在损伤状态下的特征点Y向位移与起重臂在完好状态下的特征点Y向位移做差后求绝对值,构建起重臂特征点的损伤位移图谱,通过特征点位移轨迹图谱可知起重臂的损伤位置、程度,并为后续通过特征点位移图谱诊断塔机起重臂损伤状态提供了基础。