起重机超静定梁杆系统局部屈曲后性能分析

发布时间：2017-04-02 21:05

  本文关键词：起重机超静定梁杆系统局部屈曲后性能分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：超静定梁杆系统多应用于大型、高耸的起重机中,在带来结构轻量化和高扭转刚度与弯曲刚度等优势的同时导致结构在整体失稳前易于发生局部屈曲,从而影响了整体结构后继强度、刚度和稳定性相关性能。以往超静定梁杆系统性能研究中往往忽略了局部屈曲后对整体的影响,本文通过深入研究超静定梁杆系统局部屈曲后结构内力重分配和结构构型的变化情况,对结构局部屈曲后力学性能进行了相应的研究,给出有效的应对措施。首先,对常规超静定梁杆系统性能分析方法进行探讨,运用计及二阶效应的精确有限元法对一般超静定梁杆系统的刚度矩阵进行集成,给出其失稳判别式,通过等效长度法给出的折算长细比和有限元法给出的失稳判别式分析常规方法在超静定梁杆系统性能分析时的局限。通过特征值屈曲分析模块在有限元软件中对典型超静定梁杆结构的弹性稳定性进行分析,观察局部屈曲现象的产生以及分析局部屈曲对整体结构产生的影响,进一步分析有限元法的局限性。建立合理的力学模型,运用计及二阶效应的精确有限元法给出局部屈曲杆件的失稳判别式,通过轴力搜索法搜索局部屈曲的杆件,并对轴力搜索策略进行探讨,给出快速预测局部屈曲杆件顺序的方法。通过单元替换法和等效质量法对局部屈曲后的模型进行重构,解决传统超静定梁杆系统性能分析方法局限性的问题,为后续超静定梁杆系统局部屈曲后性能研究提供新的分析方法。通过轴力搜索法和模型重构法对典型超静定梁杆结构局部屈曲后的性能进行了研究,通过改善的线性方法和精确有限元法推导典型超静定梁杆结构局部屈曲前后的静态性能和动态性能理论解。对超静定梁杆系统在发生局部屈曲前后系统性能的变化进行了分析,以确定超静定结构的屈曲后性能和极限承载能力,并将结果推广到超静定梁杆系统中,为行业提供了分析超静定梁杆系统在局部屈曲后性能变化的理论依据。根据典型超静定梁杆系统局部屈曲后性能研究的思路,基于ANSYS平台开发专用的考虑局部屈曲后影响的超静定梁杆系统性能分析的程序。预测具体结构的局部屈曲杆件顺序,获得在局部屈曲后结构的动、静态性能的变化过程和结构真实的承载能力,验证理论研究结果的正确性,并基于局部屈曲后理论对QTZ100型塔式起重机进行相应的性能分析。
【关键词】：超静定梁杆结构 轴力搜索法 模型重构 局部屈曲 结构刚度
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH21
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-16
• 1.1 课题研究的目的和意义9-12
• 1.1.1 课题来源9
• 1.1.2 研究的目的和意义9-12
• 1.2 国内外在该领域的研究现状和分析12-14
• 1.2.1 结构屈曲后理论与应用的研究现状12-14
• 1.2.2 起重机结构分析研究现状14
• 1.3 本文的主要研究内容14-16
• 第2章 超静定杆系稳定性计算中常规有限元法的局限16-38
• 2.1 梁杆系统稳定性分析中常规方法的局限性16-26
• 2.1.1 传统等效长度法的局限性16-19
• 2.1.2 常规有限元法的局限性19-26
• 2.2 典型超静定梁杆结构局部屈曲分析26-31
• 2.2.1 基于特征值屈曲分析模块的弹性稳定性分析26-30
• 2.2.2 局部屈曲现象及对稳定性的影响30-31
• 2.3 局部屈曲后超静定梁杆系统性能分析方法31-37
• 2.3.1 考虑局部屈曲后影响的超静定梁杆系统力学模型32-35
• 2.3.2 局部屈曲杆件搜索策略35
• 2.3.3 局部屈曲后的力学模型重构35-37
• 2.4 本章小结37-38
• 第3章 典型超静定梁杆结构局部屈曲后性能研究38-65
• 3.1 考虑局部屈曲后影响的静态性能研究38-53
• 3.1.1 未发生局部屈曲时静态性能分析38-46
• 3.1.2 局部屈曲后静态性能分析46-49
• 3.1.3 局部屈曲后对整体结构静态性能的影响49-53
• 3.2 考虑局部屈曲后影响的动态性能研究53-59
• 3.2.1 未发生局部屈曲时动态性能分析53-56
• 3.2.2 局部屈曲后动态性能分析56-58
• 3.2.3 局部屈曲后对整体结构动态性能的影响58-59
• 3.3 局部屈曲后性能算例分析59-64
• 3.3.1 静态性能算例分析59-62
• 3.3.2 动态性能算例分析62-64
• 3.4 本章小结64-65
• 第4章 基于ANSYS平台的超静定梁杆系统性能分析程序二次开发65-79
• 4.1 二次开发平台的选择65-66
• 4.2 超静定梁杆系统局部屈曲后性能分析的程序编制66-73
• 4.2.1 基本思路及流程图66-68
• 4.2.2 在ANSYS中建立和重构模型68-70
• 4.2.3 局部屈曲后性能分析功能的实现70-73
• 4.3 算例分析73-78
• 4.4 本章小结78-79
• 第5章 基于局部屈曲后理论性能分析的工程算例79-88
• 5.1 QTZ100型塔机参数及受力情况分析79-81
• 5.2 塔身基于局部屈曲后理论的静态性能分析81-84
• 5.2.1 预测局部屈曲杆件顺序81-83
• 5.2.2 考虑局部屈曲后影响的稳定性分析83
• 5.2.3 考虑局部屈曲后影响的静刚度分析83-84
• 5.3 基于局部屈曲后理论的整机动态性能分析84-87
• 5.3.1 考虑局部屈曲后影响的最小频率分析84-85
• 5.3.2 考虑局部屈曲后影响的振型分析85-87
• 5.4 本章总结87-88
• 结论88-90
• 参考文献90-93
• 攻读硕士学位期间发表的论文93-95
• 致谢95

【引证文献】

中国重要会议论文全文数据库 前1条

1 何亚利;赵军;丁克勤;宋晓磊;;桥式起重机主梁的静态特性研究[A];北京力学会第20届学术年会论文集[C];2014年

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本文编号：283138