基于波纹腹板的起重机主梁结构性能研究

发布时间：2017-03-23 11:04

  本文关键词：基于波纹腹板的起重机主梁结构性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：在当今生产制造业中,桥、门式起重机是进行货物生产和流通的重要工程设备。对起重机结构进行分析和优化,提高其工作性能,减少制造成本,能够使企业具有更好的市场竞争力。本文借鉴了在桥梁、建筑工程上的波纹板结构,将其运用在起重机主梁上,并分析了其可行性。首先,本文将某20t-22.5m正轨箱形桥式起重机作为参考,利用ANSYS软件分析了波纹腹板箱形梁与平直腹板箱形梁静态性能的优劣。由结果可知,波纹腹板箱形梁桥机具有更好的承载性能以及更轻的质量,表明了将波纹板运用到起重机箱梁上是可行的。与此同时,还研究了波纹形状、波纹尺寸如何影响波纹腹板箱梁桥机的静态性能。其次,本文将波纹板结构应用到偏轨箱梁门式起重机主梁上,确立了两种波纹腹板箱梁的门机：模型一和模型二。模型一为主梁主腹板和副腹板均为波纹腹板的门机；模型二为主梁主腹板为波纹腹板,副腹板为普通直板的门机。对两种主梁结构形式的门机的静态性能进行了分析,结果表明模型一的工作性能更优良。为了进一步了解模型二的动态性能,对其进行了模态分析,并对其起吊货物时的动力学响应进行研究。通过模态分析提取了其前8阶固有频率和固有振型,得到门机在垂直方向上的最低固有频率为3.93Hz,在许用值2Hz-4Hz内,满足起重机设计的要求。通过瞬态分析可知,货物被起吊离地瞬间产生的冲击会使门机结构上下振动,但由于阻尼的作用会引起能量消耗,门机系统的振幅会迅速衰减,最后达到平衡,系统由瞬态响应转为稳态响应。最后,由于门机箱形梁的腹板存在局部失稳的情况可能会整机的结构性能造成不利的影响,选取波纹腹板箱形梁的一块腹板区格进行屈曲分析。由分析结果可知,与平直腹板区格相比,波纹腹板区格具有更好的稳定性,其临界承载力明显高于平直腹板。随后,分析了影响波纹腹板临界承载力的因素。结果表明：波纹腹板的初始缺陷越大,其临界承载力越差；波纹腹板的波高值越大,波长越短,其临界承载力越好；当波纹倾角在45。时,波纹腹板的临界承载力较好。本文对波纹腹板在起重机上的应用进行了探索,为新型结构起重机的研发提供了参考与借鉴,其研究内容具有一定的理论价值和工程意义。
【关键词】：波纹板 起重机 动态分析 屈曲分析 临界承载力
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH21
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 绪论11-18
• 1.1 波纹板结构研究与应用情况11-14
• 1.1.1 国外研究情况11-12
• 1.1.2 国内研究情况12
• 1.1.3 工程应用情况12-14
• 1.2 论文研究的意义及背景14-15
• 1.3 起重机现代设计方法15-16
• 1.3.1 有限元法15-16
• 1.3.2 动态仿真设计16
• 1.3.3 结构稳定性分析16
• 1.4 论文主要研究内容16-17
• 1.5 本章小结17-18
• 第2章 波纹腹板箱梁静态特性分析18-32
• 2.1 有限元法简介18-19
• 2.1.1 有限元的基本思想18
• 2.1.2 有限元的基本分析过程18-19
• 2.2 有限元软件ANSYS简介19-20
• 2.3 参数化设计语言APDL简介20
• 2.4 波纹腹板主梁性能分析20-21
• 2.4.1 主梁强度分析20-21
• 2.4.2 主梁静刚度分析21
• 2.4.3 主梁稳定性分析21
• 2.5 桥式起重机基本参数21-23
• 2.5.1 桥式起重机计算工况22-23
• 2.5.2 强度和静刚度准则23
• 2.6 波纹腹板主梁参数设计23-24
• 2.7 波纹腹板主梁桥式起重机有限元分析24-31
• 2.7.1 波纹形状对主梁性能的影响28-29
• 2.7.2 波纹尺寸对主梁性能的影响29-30
• 2.7.3 波纹布置方式对主梁性能的影响30-31
• 2.8 本章小结31-32
• 第3章 门式起重机波纹腹板主梁性能研究32-50
• 3.1 门式起重机基本参数32-34
• 3.2 门式起重机静态特性分析34-41
• 3.2.1 起重机载荷与工况34-36
• 3.2.2 门机有限元分析36-41
• 3.3 门式起重机模态分析41-44
• 3.3.1 模态分析理论41-42
• 3.3.2 模态分析结果42-44
• 3.4 门式起重机瞬态分析44-49
• 3.4.1 瞬态分析理论44-45
• 3.4.2 瞬态分析方法45
• 3.4.3 起升过程动态特性45-47
• 3.4.4 阻尼选取47-48
• 3.4.5 瞬态分析结果48-49
• 3.5 本章小结49-50
• 第4章 波纹腹板承受局部载荷时的屈曲分析50-66
• 4.1 非线性分析50-52
• 4.1.1 结构非线性概念50-51
• 4.1.2 非线性求解算法51-52
• 4.2 屈曲有限元分析的类型52-54
• 4.2.1 特征值屈曲分析52
• 4.2.2 非线性屈曲分析52-54
• 4.3 有限元分析54-57
• 4.3.1 主梁腹板有限元模型介绍54-55
• 4.3.2 单元类型55-56
• 4.3.3 材料的本构关系56
• 4.3.4 初始几何缺陷56-57
• 4.4 波纹腹板与平直腹板的比较57-59
• 4.5 影响临界承载力的因素59-65
• 4.5.1 初始缺陷变化对结构临界承载力的影响59-61
• 4.5.2 波高值变化对结构临界承载力的影响61-62
• 4.5.3 波长值变化对结构临界承载力的影响62-63
• 4.5.4 波纹倾角变化对结构临界承载力的影响63-65
• 4.6 本章小结65-66
• 结论与展望66-68
• 致谢68-69
• 参考文献69-73
• 攻读硕士期间发表的学术论文73

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 魏国前;饶刚;范勤;;起重机波纹腹板主梁结构的可行性研究[J];现代制造工程;2013年02期

2 刘力;李明万;;浅谈起重机械现代设计方法[J];山西建筑;2010年24期

3 郭彦林;张庆林;;波折腹板工形构件翼缘稳定性能研究[J];建筑科学与工程学报;2007年04期

4 计三有;苏运波;;龙门起重机结构模态分析[J];起重运输机械;2007年09期

5 陈勇;殷志祥;;全波纹腹板H型钢门式刚架的内力分析[J];特种结构;2007年01期

6 常兴文;;全比例波形钢腹板PC箱梁力学特性试验研究[J];桥梁建设;2006年04期

7 宋建永,任红伟,聂建国;波纹钢腹板剪切屈曲影响因素分析[J];公路交通科技;2005年11期

8 周长晓,王福敏,宋琼瑶;波形钢腹板稳定的理论分析及试验研究[J];公路交通技术;2005年01期

9 宋建永,张树仁,吕建鸣;波纹钢腹板剪切屈曲分析中初始缺陷的模拟和影响程度分析[J];公路交通科技;2004年05期

10 杨旭东,张世联;有限元分析结构瞬态响应中的结构阻尼问题[J];中国海洋平台;2004年02期

中国硕士学位论文全文数据库 前3条

1 韩伟;桥门式起重机蒙皮式主梁结构性能分析[D];西南交通大学;2015年

2 朱小龙;门式起重机轻量化研究及局部载荷作用下腹板屈曲分析[D];西南交通大学;2012年

3 董海涛;波纹腹板梁在起重机中的应用研究[D];武汉科技大学;2012年

  本文关键词：基于波纹腹板的起重机主梁结构性能研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：263557