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【摘 要】在我国建筑工程发展的推动之下，塔式起重机获得了十分广泛的应用，基于此，本文论述了塔式起重机如何进行可靠性设计。
【关键词】塔式起重机；可靠性；设计；
引言
塔式起重机同时也被称之为塔机，其是一种高危户外特种设备，因为具有着起升高度高、工作幅度大、工作效率高以及结构轻巧等等特点，其当前在建筑施工之中获得较为广泛的应用。与此同时，塔机的安全性能要求比较高，其对于对施工进度影响较大，如果出现倒塔事故关系的面比较宽的话，较为容易导致群死群伤事故发生。在当前随着塔机广泛地使用，而塔机的安全事故也较为频发的发生，根据相关统计显示，2005年全国共发生建筑施工安全事故大于为1010起，而其死亡人数大约为1195，在这之中还包含有塔机事故。为了确保塔机的安全使用，与此同时我国也相继颁发了《塔式起重机安全规程》、《塔式起重机技术条件》、《塔式起重机操作使用规程》、《起重用钢丝绳检验和报废实用规范》、《建筑机械使用安全技术规程》和《特种设备安全监察条例》、《建设工程安全生产管理条例》和《建筑施工安全检查标准》等等标准以及法规，其对于我国建筑工地起重机械的制造、安装以及使用做了一定的约束，但是因为种种原因，当前我国塔机事故率依然比较高，所以，为了不断提升塔式起重机械的可靠性以及使用寿命变为当前需要解决的主要问题。
1、可靠性设计
首先，可靠性设计中的变量都作为随机变量，由随机变量构成的函数也是随机变量。假定塔机设计中所用的变量都服从正态分布，当然对个别的特殊变量可能不一定服从正态分布，可以对其具体研究。其次，运用强度—应力干涉理论求解问题，当应力超过强度时就会发生失效，这里所说的应力和强度具有广泛的含义，应力表示导致失效的任何因素，而强度表示阻止失效发生的任何因素。第三，塔机设计中的随机变量有的分布和参数是确定的，而有的随机变量参数和分布是随时间变化的，则有待于具体研究。第四，塔机的零部件要进行静强度可靠度计算。众所周知，在常规设计中，往往采用适当的安全系数n来避免零件的失效，即n=r/s（n>1），其中r为材料强度；s为零件薄弱环节上的应力。这种安全系数法简单、直观，并具有一定的实践依据，所以一直沿用至今，但它有很大的经验性和盲目性，因为材料强度具有离散性，零件薄弱环节上的应力也因其尺寸形状的误差以及表面加工粗糙度的不同而呈现不同程度的波动，而载荷即使是静载荷也不是完全确定的。这就使安全系数的定量概念变得含糊不清，另外，安全系数没有和零部件的破坏（失效）概率相联系，即使使用了大于1的安全系数也还可能失效，只有当强度和工作应力的离散性很小时才有意义，否则，设计者为了有把握，往往盲目加大安全系数，造成产品笨重和浪费。
2、塔式起重机可靠性设计相关内容
2.1、塔机金属结构可靠性的计算
结构可靠性理论基础对结构的可靠性基本理论的研究主要从金属结构的极限状态出发研究可靠性的度量值，以及结构可靠性进行量化计算的普遍模型等方面。
金属结构的极限状态，我们将结构的负荷能力、适用性能、耐久性能等统称为结构的功能。在结构可靠性理论中常用极限状态作为衡量结构完成各项功能的标志。根据工程结构可靠性理论和塔机金属结构工作特点，在对塔机金属结构可靠性进行研究时考虑的是金属结构的承载能力极限状态。承载能力极限状态是指塔机金属结构工作时达到金属结构最大承载能力，超过该极限值，金属结构就会破坏失效，是随时间历程变化的状态，是对金属结构进行安全评估的重要依据。
用随机向量x=（x1，x2…xn）示影响塔机金属结构可靠性的基本随机变量，包括金属结构载荷状态、金属结构内部因素等，金属结构的功能函数为
z=g（x1，x2，…，xn）>0（1）
用功能函数表示塔机金属结构所处的状态，有以下三种状态：
当z=g（x1，x2，…，xn）>0时，表示塔机金属结构处于可靠状态；
当z=g（x1，x2，…，xn）=0时，表示塔机金属结构处于临界状态
当z=g（x1，x2，…，xn）<0时，表示塔机金属结构处于失效状态。
2.2、结构的可靠度和失效概率
可靠性分析就是利用基本变量的概率统计规律和功能函数与基本变量的关系，求解功能函数的概率统计规律。塔机金属结构的可靠度指的是金属结构在规定条件之下和规定时间之内，完成预定功能的概率，可以用来代表可靠性的程度，用表示；当金属结构不能完成预定的功能，超过极限状态时，金属结构就失效了，出现这种情况的概率叫做失效概率，常用表示，用表示功能函数的变量的概率密度函数，的积分表达式为：
可靠度和失效概率在数理统计学中的集合意义是互补的，即：
在得到可靠度后，失效概率也就可以得到了。
2.3、塔机金属结构强度的概率统计模型
塔机金属结构的可靠性与结构零部件的可靠性直接有关，而结构零部件的可靠性不仅与作用在其上的应力有关，而且与结构零部件本身的承载能力，也就是强度有着密切的关系。
2.3.1、塔机金属结构的疲劳强度
对金属材料来说，其承载能力的极限状态可以分为多种，主要包括静强度极限状态、疲劳强度极限状态、耐磨强度极限状态等。由于塔机金属结构的正常失效形式主要是疲劳破坏，因此塔机金属结构承载能力主要取决于金属零件对疲劳破坏的抗力，也就是金属结构零件的疲劳强度。下面对材料疲劳破坏的特点和影响材料疲劳强度的因素进行研究。
材料疲劳破坏的特点美国试验与材料协会（ASTM）对疲劳破坏的定义为：疲劳破坏就是材料中某点或者是某些点受到足够多的循环扰动应力时，在材料形成裂纹后者完全断裂之前所发生的永久的、局部的变形过程。疲劳失效与传统意义上的静强度失效相比是有着本质的不同的，主要表现为如下几个方面：载荷的交变性：材料受到的交变应力远小于其静强度极限也有可能对其产生永久的变形，及发生破坏。渐变性：疲劳失效发生的特点是往往需要很长的一段时间，在其总的失效过程中应包括：材料裂纹的产生、扩展和断裂几个过程，不会立刻发生破坏。材料断裂的突然性和其端口的脆性：在疲劳破坏发生之前，材料变得如同脆性材料一般，也不会有一般破坏中的残余变形的现象。因为这个特点也使得疲劳破坏极难被察觉，很难提前防范。④疲劳破坏断口的特点：对于发生的疲劳破坏的材料总是能在其某个位置发现明显的裂纹源、并存在着裂纹扩展区一般是光滑的断面形态以及瞬时断裂区表现为粗糙的断面形态，如图1所示为疲劳断裂的断口示意图。由图中可以看出，材料在破坏时是先从某一个微小裂纹处我们称之为裂纹源的位置开始，向某些方向扩展，当材料受到反复的拉伸压缩变形时，这两个裂开的表面就会受到反复的挤压或者是拉伸，直到某一次大的载荷出现，材料突然破坏，发生断裂，断裂发生的位置一般为颗粒状，材料断裂的这一区域即为瞬时断裂区，通过实际对实际疲劳断裂断口的研究发现，裂纹扩展区一般呈贝壳状痕迹。 图1疲劳断裂的断口示意图
2.4、塔机金属结构可靠度的具体计算方法
在实际中常应用应力—强度干涉模型对结构强度的可靠性进行评估，其具体步骤如下：判断结构的失效模式 机械结构在实际中可能出现的失效模式有断裂、疲劳损坏、过度变形、腐蚀、磨损等。其常用判据有最大正应力、最大剪应力、最大应变、最大变形、疲劳下的最大应力值等。确定结构在该失效模式下的应力分布模型 对于每一种失效模式，在确定载荷、尺寸、材料物理特性、工作环境、时间等设计变量及参数之间的函数关系后，得出应力计算公式，最终得到应力分布形式。在得到应力分布后，通过对应力的统计可以获得应力的概率模型。 确定结构的强度分布 结构的强度与结构选用的材料、加工方法、处理工艺等直接相关。每种失效模式下零件的强度分布可由试样的强度分布（即料的强度分布）用相应的强度修正系数加以修正得到，当然由实验直接得到零件强度分布则结果更准确。对结构的强度分布可以在前人大量实验研究的基础上进行。确定失效模式下结构应力-强度干涉模型下的可靠度。 当机械零件只有一种失效模式或一种主要失效模式时，则仅需按这一种失效模式的判据来计算其可靠度。如果还有其他的主要失效模式，则应计算所有主要失效模式下零件的相应的可靠度。
3、塔机整机的可靠性预测和可靠度分析
塔机整机的可靠度分配是塔机设计时最重要的。根据已知或要求的整机的可靠度追求目标，即要求实现的可靠度，求塔机整机各组成单元（子系统或零部件）的可靠性指标。其目的是为了落实整机设计的可靠性指标；明确对各组成单元的可靠度要求。实际上，一个合理的可靠性设计往往要经过多次预测、分配、再预测、再分配的反复过程才能实现。以力求达到对于容易实现高可靠度的子系统提出高的要求；对于不易实现高可靠度的子系统提出低的要求，塔机的各个部分有待于进一步深化研究。塔机最重要的限制装置如力矩限制器（特别是弓板式的价格很低），同时制作两套，分别安装在塔帽的两个主肢上，让其中的一套短接，当正在使用的一套出现故障后，处于待命的一套力矩限制器立即转入工作状态（冷储备系统），其可靠度得到了提高。这种系统又存在一个状态转换开关的可靠度问题。应将其可靠度一并计算在内。
4、加强可靠性设计及寿命评估
根据当前我国内塔机其在设计、制造以及使用等等方面的具体情况，需要对塔机进行可靠性设计和寿命评估方面的研究，一方面提高塔机的可靠性，延长其使用寿命，保证其在寿命期内能够安全使用；另一方面，也不会因设备使用频率低而到期报废或发现有疲劳裂纹等缺陷就马上对设备进行修理或作报废处理，避免一些不必要的经济损失的出现。
与此同时塔机的钢结构疲劳断裂其在塔机事故之中占据着较大的比例。疲劳断裂应力比静载荷下材料的抗拉强度要低一些，有时还会比屈服强度也低。因此无论是脆性材料，其在疲劳断裂的宏观都有较好的表现
一些无明显塑性变形的脆性发生断裂，因为疲劳断裂通常主要的是表现是低应力脆性断裂，疲劳破断则是损伤的积累。
其在恒应力或者是恒应变之下，疲劳主要通过3个过程组成：疲劳断裂的过程同一般静力断裂过程之间有一些区别，其是损伤积累到一定的程度，那么裂纹将会扩展到一定程度之后则就会会突然出现断裂情况 ，在断裂前要经过较长时间的应力循环。疲劳的研究，一方面主要是从宏观指的是从分析疲劳应力或者是应变着手，需要研究疲劳载荷之下的力学规律，与此同时应该建立相关的疲劳抗力指标，如等；而在另一方面来说，需要从微观机制上入手，不断研究其在疲劳载荷之下金属内部组织结构的改变以及断口的形态，同时不断寻找疲劳裂纹产生的原因以及裂纹扩展的机制和影响因素，这样才可以找到不断提升疲劳抗力的途径。
可靠性设计其实以强度应力干涉模型理论为基础的一种设计方法，而其基本目标是，在一定的可靠度之下，确保零部件危险断面上的最小强度航力，应该高于其最大的应力，否则的话，零件就会因为没有满足相关的可靠度要求而导致失效。
使用有限元分析法，应该使用ANSYS等等相关软件来对塔机做好应力分析以及应力计算工作，而在这个基础之上需要对塔机做好可靠性优化设计，那么就可以不断提升安全性能，有效延长使用寿命。
当前其在塔机起重臂设计之中，使用类比试算比较多，因此设计方案虽然可以满足相关要求，但是因为参数问题，起重臂受力以及应力分布存在一定的问题，这样就会提升起重臂重量。在当前塔机的广泛应用以及大型化发展背景之下，那么其起重臂的参数匹配以及结构优化显得极为重要。
其在对塔机进行安全寿命评估的过程之中，应该计算出钢结构的疲劳强度，最大应力法以及应力幅法则是其中较为常见的疲劳强度计算方法。依照GB/T13752-1992A式起重机设计规范》之中的规定，其在计算结构疲劳强度之时，应该使用最大应力法，同时也可以使用应力幅法。
近年来的研究表明，通常在钢结构焊接部位，应幅法同最大应力法相比可以更为具体的反映出结构疲劳的具体状态，所以在种种起重机钢结构的疲劳强度计算之中使用应力幅法的逐渐增多。使用应力幅法进行寿命评估之时，应该清楚全部的疲劳危险点的应力幅值和应力幅谱系数。
5、结语
通过近些年的研究显示，其在钢结构焊接之处，应力幅法同最大应力法相比可以有效的反映出结构疲劳的具体情况，所以在种种起重机钢结构的疲劳强度计算之中使用应力幅法的逐渐增多。使用应力幅法在进行寿命评估之时，应该清除全部疲劳危险点的应力幅值和应力幅谱系数。当前则可以使用有限元分析法得到需要的数值，或者也可以较为简便地使用传统的计算公式，进而通过实测验证投入到使用之中。
参考文献：
[1]雷鹏.基于无线网络的塔式起重机运行状态监测系统的研究与设计[D].西安建筑科技大学，2008.
[2]李漾.加强塔式起重机可靠性设计及寿命评估[J].建筑机械，2007，17：59-61.
[3]贾永峰.塔式起重机多源信息监控系统研究[D].西安建筑科技大学，2005.
[4]陶炎文.塔式起重机的疲劳寿命预测技术研究[D].西安建筑科技大学，2012.
[5]李然.在役塔式起重机金属结构的可靠性研究[D].太原科技大学，2012.
[6]王谦.塔式起重机双吊点水平臂架结构优化研究[D].太原科技大学，2014.
【关键词】塔式起重机；可靠性；设计；
引言
塔式起重机同时也被称之为塔机，其是一种高危户外特种设备，因为具有着起升高度高、工作幅度大、工作效率高以及结构轻巧等等特点，其当前在建筑施工之中获得较为广泛的应用。与此同时，塔机的安全性能要求比较高，其对于对施工进度影响较大，如果出现倒塔事故关系的面比较宽的话，较为容易导致群死群伤事故发生。在当前随着塔机广泛地使用，而塔机的安全事故也较为频发的发生，根据相关统计显示，2005年全国共发生建筑施工安全事故大于为1010起，而其死亡人数大约为1195，在这之中还包含有塔机事故。为了确保塔机的安全使用，与此同时我国也相继颁发了《塔式起重机安全规程》、《塔式起重机技术条件》、《塔式起重机操作使用规程》、《起重用钢丝绳检验和报废实用规范》、《建筑机械使用安全技术规程》和《特种设备安全监察条例》、《建设工程安全生产管理条例》和《建筑施工安全检查标准》等等标准以及法规，其对于我国建筑工地起重机械的制造、安装以及使用做了一定的约束，但是因为种种原因，当前我国塔机事故率依然比较高，所以，为了不断提升塔式起重机械的可靠性以及使用寿命变为当前需要解决的主要问题。
1、可靠性设计
首先，可靠性设计中的变量都作为随机变量，由随机变量构成的函数也是随机变量。假定塔机设计中所用的变量都服从正态分布，当然对个别的特殊变量可能不一定服从正态分布，可以对其具体研究。其次，运用强度—应力干涉理论求解问题，当应力超过强度时就会发生失效，这里所说的应力和强度具有广泛的含义，应力表示导致失效的任何因素，而强度表示阻止失效发生的任何因素。第三，塔机设计中的随机变量有的分布和参数是确定的，而有的随机变量参数和分布是随时间变化的，则有待于具体研究。第四，塔机的零部件要进行静强度可靠度计算。众所周知，在常规设计中，往往采用适当的安全系数n来避免零件的失效，即n=r/s（n>1），其中r为材料强度；s为零件薄弱环节上的应力。这种安全系数法简单、直观，并具有一定的实践依据，所以一直沿用至今，但它有很大的经验性和盲目性，因为材料强度具有离散性，零件薄弱环节上的应力也因其尺寸形状的误差以及表面加工粗糙度的不同而呈现不同程度的波动，而载荷即使是静载荷也不是完全确定的。这就使安全系数的定量概念变得含糊不清，另外，安全系数没有和零部件的破坏（失效）概率相联系，即使使用了大于1的安全系数也还可能失效，只有当强度和工作应力的离散性很小时才有意义，否则，设计者为了有把握，往往盲目加大安全系数，造成产品笨重和浪费。
2、塔式起重机可靠性设计相关内容
2.1、塔机金属结构可靠性的计算
结构可靠性理论基础对结构的可靠性基本理论的研究主要从金属结构的极限状态出发研究可靠性的度量值，以及结构可靠性进行量化计算的普遍模型等方面。
金属结构的极限状态，我们将结构的负荷能力、适用性能、耐久性能等统称为结构的功能。在结构可靠性理论中常用极限状态作为衡量结构完成各项功能的标志。根据工程结构可靠性理论和塔机金属结构工作特点，在对塔机金属结构可靠性进行研究时考虑的是金属结构的承载能力极限状态。承载能力极限状态是指塔机金属结构工作时达到金属结构最大承载能力，超过该极限值，金属结构就会破坏失效，是随时间历程变化的状态，是对金属结构进行安全评估的重要依据。
用随机向量x=（x1，x2…xn）示影响塔机金属结构可靠性的基本随机变量，包括金属结构载荷状态、金属结构内部因素等，金属结构的功能函数为
z=g（x1，x2，…，xn）>0（1）
用功能函数表示塔机金属结构所处的状态，有以下三种状态：
当z=g（x1，x2，…，xn）>0时，表示塔机金属结构处于可靠状态；
当z=g（x1，x2，…，xn）=0时，表示塔机金属结构处于临界状态
当z=g（x1，x2，…，xn）<0时，表示塔机金属结构处于失效状态。
2.2、结构的可靠度和失效概率
可靠性分析就是利用基本变量的概率统计规律和功能函数与基本变量的关系，求解功能函数的概率统计规律。塔机金属结构的可靠度指的是金属结构在规定条件之下和规定时间之内，完成预定功能的概率，可以用来代表可靠性的程度，用表示；当金属结构不能完成预定的功能，超过极限状态时，金属结构就失效了，出现这种情况的概率叫做失效概率，常用表示，用表示功能函数的变量的概率密度函数，的积分表达式为：
可靠度和失效概率在数理统计学中的集合意义是互补的，即：
在得到可靠度后，失效概率也就可以得到了。
2.3、塔机金属结构强度的概率统计模型
塔机金属结构的可靠性与结构零部件的可靠性直接有关，而结构零部件的可靠性不仅与作用在其上的应力有关，而且与结构零部件本身的承载能力，也就是强度有着密切的关系。
2.3.1、塔机金属结构的疲劳强度
对金属材料来说，其承载能力的极限状态可以分为多种，主要包括静强度极限状态、疲劳强度极限状态、耐磨强度极限状态等。由于塔机金属结构的正常失效形式主要是疲劳破坏，因此塔机金属结构承载能力主要取决于金属零件对疲劳破坏的抗力，也就是金属结构零件的疲劳强度。下面对材料疲劳破坏的特点和影响材料疲劳强度的因素进行研究。
材料疲劳破坏的特点美国试验与材料协会（ASTM）对疲劳破坏的定义为：疲劳破坏就是材料中某点或者是某些点受到足够多的循环扰动应力时，在材料形成裂纹后者完全断裂之前所发生的永久的、局部的变形过程。疲劳失效与传统意义上的静强度失效相比是有着本质的不同的，主要表现为如下几个方面：载荷的交变性：材料受到的交变应力远小于其静强度极限也有可能对其产生永久的变形，及发生破坏。渐变性：疲劳失效发生的特点是往往需要很长的一段时间，在其总的失效过程中应包括：材料裂纹的产生、扩展和断裂几个过程，不会立刻发生破坏。材料断裂的突然性和其端口的脆性：在疲劳破坏发生之前，材料变得如同脆性材料一般，也不会有一般破坏中的残余变形的现象。因为这个特点也使得疲劳破坏极难被察觉，很难提前防范。④疲劳破坏断口的特点：对于发生的疲劳破坏的材料总是能在其某个位置发现明显的裂纹源、并存在着裂纹扩展区一般是光滑的断面形态以及瞬时断裂区表现为粗糙的断面形态，如图1所示为疲劳断裂的断口示意图。由图中可以看出，材料在破坏时是先从某一个微小裂纹处我们称之为裂纹源的位置开始，向某些方向扩展，当材料受到反复的拉伸压缩变形时，这两个裂开的表面就会受到反复的挤压或者是拉伸，直到某一次大的载荷出现，材料突然破坏，发生断裂，断裂发生的位置一般为颗粒状，材料断裂的这一区域即为瞬时断裂区，通过实际对实际疲劳断裂断口的研究发现，裂纹扩展区一般呈贝壳状痕迹。 图1疲劳断裂的断口示意图
2.4、塔机金属结构可靠度的具体计算方法
在实际中常应用应力—强度干涉模型对结构强度的可靠性进行评估，其具体步骤如下：判断结构的失效模式 机械结构在实际中可能出现的失效模式有断裂、疲劳损坏、过度变形、腐蚀、磨损等。其常用判据有最大正应力、最大剪应力、最大应变、最大变形、疲劳下的最大应力值等。确定结构在该失效模式下的应力分布模型 对于每一种失效模式，在确定载荷、尺寸、材料物理特性、工作环境、时间等设计变量及参数之间的函数关系后，得出应力计算公式，最终得到应力分布形式。在得到应力分布后，通过对应力的统计可以获得应力的概率模型。 确定结构的强度分布 结构的强度与结构选用的材料、加工方法、处理工艺等直接相关。每种失效模式下零件的强度分布可由试样的强度分布（即料的强度分布）用相应的强度修正系数加以修正得到，当然由实验直接得到零件强度分布则结果更准确。对结构的强度分布可以在前人大量实验研究的基础上进行。确定失效模式下结构应力-强度干涉模型下的可靠度。 当机械零件只有一种失效模式或一种主要失效模式时，则仅需按这一种失效模式的判据来计算其可靠度。如果还有其他的主要失效模式，则应计算所有主要失效模式下零件的相应的可靠度。
3、塔机整机的可靠性预测和可靠度分析
塔机整机的可靠度分配是塔机设计时最重要的。根据已知或要求的整机的可靠度追求目标，即要求实现的可靠度，求塔机整机各组成单元（子系统或零部件）的可靠性指标。其目的是为了落实整机设计的可靠性指标；明确对各组成单元的可靠度要求。实际上，一个合理的可靠性设计往往要经过多次预测、分配、再预测、再分配的反复过程才能实现。以力求达到对于容易实现高可靠度的子系统提出高的要求；对于不易实现高可靠度的子系统提出低的要求，塔机的各个部分有待于进一步深化研究。塔机最重要的限制装置如力矩限制器（特别是弓板式的价格很低），同时制作两套，分别安装在塔帽的两个主肢上，让其中的一套短接，当正在使用的一套出现故障后，处于待命的一套力矩限制器立即转入工作状态（冷储备系统），其可靠度得到了提高。这种系统又存在一个状态转换开关的可靠度问题。应将其可靠度一并计算在内。
4、加强可靠性设计及寿命评估
根据当前我国内塔机其在设计、制造以及使用等等方面的具体情况，需要对塔机进行可靠性设计和寿命评估方面的研究，一方面提高塔机的可靠性，延长其使用寿命，保证其在寿命期内能够安全使用；另一方面，也不会因设备使用频率低而到期报废或发现有疲劳裂纹等缺陷就马上对设备进行修理或作报废处理，避免一些不必要的经济损失的出现。
与此同时塔机的钢结构疲劳断裂其在塔机事故之中占据着较大的比例。疲劳断裂应力比静载荷下材料的抗拉强度要低一些，有时还会比屈服强度也低。因此无论是脆性材料，其在疲劳断裂的宏观都有较好的表现
一些无明显塑性变形的脆性发生断裂，因为疲劳断裂通常主要的是表现是低应力脆性断裂，疲劳破断则是损伤的积累。
其在恒应力或者是恒应变之下，疲劳主要通过3个过程组成：疲劳断裂的过程同一般静力断裂过程之间有一些区别，其是损伤积累到一定的程度，那么裂纹将会扩展到一定程度之后则就会会突然出现断裂情况 ，在断裂前要经过较长时间的应力循环。疲劳的研究，一方面主要是从宏观指的是从分析疲劳应力或者是应变着手，需要研究疲劳载荷之下的力学规律，与此同时应该建立相关的疲劳抗力指标，如等；而在另一方面来说，需要从微观机制上入手，不断研究其在疲劳载荷之下金属内部组织结构的改变以及断口的形态，同时不断寻找疲劳裂纹产生的原因以及裂纹扩展的机制和影响因素，这样才可以找到不断提升疲劳抗力的途径。
可靠性设计其实以强度应力干涉模型理论为基础的一种设计方法，而其基本目标是，在一定的可靠度之下，确保零部件危险断面上的最小强度航力，应该高于其最大的应力，否则的话，零件就会因为没有满足相关的可靠度要求而导致失效。
使用有限元分析法，应该使用ANSYS等等相关软件来对塔机做好应力分析以及应力计算工作，而在这个基础之上需要对塔机做好可靠性优化设计，那么就可以不断提升安全性能，有效延长使用寿命。
当前其在塔机起重臂设计之中，使用类比试算比较多，因此设计方案虽然可以满足相关要求，但是因为参数问题，起重臂受力以及应力分布存在一定的问题，这样就会提升起重臂重量。在当前塔机的广泛应用以及大型化发展背景之下，那么其起重臂的参数匹配以及结构优化显得极为重要。
其在对塔机进行安全寿命评估的过程之中，应该计算出钢结构的疲劳强度，最大应力法以及应力幅法则是其中较为常见的疲劳强度计算方法。依照GB/T13752-1992A式起重机设计规范》之中的规定，其在计算结构疲劳强度之时，应该使用最大应力法，同时也可以使用应力幅法。
近年来的研究表明，通常在钢结构焊接部位，应幅法同最大应力法相比可以更为具体的反映出结构疲劳的具体状态，所以在种种起重机钢结构的疲劳强度计算之中使用应力幅法的逐渐增多。使用应力幅法进行寿命评估之时，应该清楚全部的疲劳危险点的应力幅值和应力幅谱系数。
5、结语
通过近些年的研究显示，其在钢结构焊接之处，应力幅法同最大应力法相比可以有效的反映出结构疲劳的具体情况，所以在种种起重机钢结构的疲劳强度计算之中使用应力幅法的逐渐增多。使用应力幅法在进行寿命评估之时，应该清除全部疲劳危险点的应力幅值和应力幅谱系数。当前则可以使用有限元分析法得到需要的数值，或者也可以较为简便地使用传统的计算公式，进而通过实测验证投入到使用之中。
参考文献：
[1]雷鹏.基于无线网络的塔式起重机运行状态监测系统的研究与设计[D].西安建筑科技大学，2008.
[2]李漾.加强塔式起重机可靠性设计及寿命评估[J].建筑机械，2007，17：59-61.
[3]贾永峰.塔式起重机多源信息监控系统研究[D].西安建筑科技大学，2005.
[4]陶炎文.塔式起重机的疲劳寿命预测技术研究[D].西安建筑科技大学，2012.
[5]李然.在役塔式起重机金属结构的可靠性研究[D].太原科技大学，2012.
[6]王谦.塔式起重机双吊点水平臂架结构优化研究[D].太原科技大学，2014.