单梁龙门起重机流体—结构耦合作用风致响应分析

发布时间：2020-06-03 18:58

【摘要】： 龙门起重机在大型设备的生产和装卸上都起到不可替代的作用。由于生产效率的提高和大型载物的出现,其设备的安装则需要大跨度龙门起重机的作业。随着起重机跨度和高度的增大,出于轨道轮压的限制和降低产品成本的需要,结构更趋轻柔,在沿海极值风荷载的作用下,龙门起重机易产生安全隐患。因此如传统加载形式,将风荷载作为静力荷载加至起重机上并不适用,还必须考虑风致振动的问题。由于,龙门起重机的工作环境多在多风灾的露天场所,风对起重机的作用便更显突出。 首次使用ADINA软件对单梁龙门起重机进行流体—结构耦合作用(Fluid-Structures Interaction, FSI)风致动力响应的分析。采用Lagrangian方法来描述结构动力学控制方程。假定流体为粘性不可压缩流体,采用ALE(ArbitraryLagrangian-Eulerian)方法来描述流体流动的动力学控制方程。同时采用基于流动条件插值(Flow-Condition-Based Interpolation,简称FCBI)三维单元的稳定有限元求解技术,尽可能避免数值计算的不稳定性。 本文首先将单梁龙门起重机主梁二维刚性截面放于五种湍流模型中进行数值模拟。从计算结果观察绕流特性、旋涡脱落情况,并通过理论公式推出主梁的风压分布系数。判断标准k-ε模型湍流模型更适合龙门起重机的数值模拟。使用标准k-ε模型对龙门起重机主梁做进一步分析。 本文分别将龙门起重机三维模型放于工作状态风速、非工作状态风速、台风风速三种风速下进行风致振动响应分析。建立起重机的气弹性模型,得出三种风速下,主梁表面的风压系数分布,由计算位移的方差求出风振系数,得出单梁龙门起重机主梁的风振系数和体型系数,可作为设计人员及进一步研究的参考。
【图文】：

一图3.1起重机模型示意图图3.1所示为单梁起重机结构模型，取其主梁二维刚性截面作为研究对象，不考虑横梁和支腿对主梁的影响及横梁支腿与流场的祸合作用。主梁的截面尺寸如图3所示。.2(a)所示。为了得到主梁表面的体型系数，其表面分区情况如图3.2(b)ACEFG闺comlOu-j们曰}}}二 二 二尸尸 尸 护护 护 }}}3日。。 HKL(a)土梁截面尺·(b)主梁分区示意3.2.4图3.2起重机上梁截面尺寸及主梁截面分区示意网格划分及有限元数值模拟

Y轴通过主梁几何中心。主梁截面尺寸在前一章已说明，在此不再说明。主梁上方有三根横梁与之连接，横梁尺寸为602X228X14.8X10.6，横梁长度为Zm，横梁垂直Y轴放置，分别位于厂一13.77m，y=一10.77m，y=13.77m的位置。图4.1中，起重机支腿包含截面1、截面2、截面3三种截面类型。截面1为小457X6.4的圆管，截面2为小219X6.4的圆管。截面3为203X203XllXll的H型钢。支腿各构件之间、支腿与横梁之间的连接是刚接连接，支腿与支座之间的连接是铰接。对模型进行网格划分，定义材料属性、单元类型、约束和载荷得到有限元模型，，模型中，根据不同的材性和截面类型定义了4个组，主梁和横梁用壳单元离散，共形成6958个壳单元。截面1、截面2、截面3用梁单元离散
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TH213.5

【引证文献】

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1 高杨;登高平台消防车风振分析[D];大连理工大学;2012年

2 常亚琼;基于ADINA的门机风载流固耦合分析与碰撞动力学研究[D];武汉理工大学;2012年

3 薛祖杰;基于CFD的复杂超高层建筑双向流固耦合研究[D];重庆大学;2012年

4 朱小海;大型门式起重机结构特性与系统虚拟仿真研究[D];西南交通大学;2013年

本文编号：2695253