起重机臂架结构几何非线性稳定性分析

发布时间：2017-06-06 12:24

  本文关键词：起重机臂架结构几何非线性稳定性分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：起重机在基础建设必备工程机械,起重机在核电,化工,港口等重要领域承担重要的起吊安装任务。起重机臂架是典型的细长桁架结构。这类细长桁架结构轴向尺寸远大于截面尺寸,是典型大位移、小应变几何非线性问题。臂架作为履带式起重机主要承载部件,失稳是其安全考虑的重要因素。本文针对起重机臂架这类细长桁架结构,提出了基于共旋坐标法的几何非线性子结构方法。依照细长桁架结构的几何特征将细长桁架结构划分成若干个子结构,建立子结构坐标系并研究子结构节点位移与坐标系的运动关系。通过引入刚性截面假设,将子结构坐标系下的内部节点自由度凝聚到臂节端面形心上。通过节点总体位移和局部位移的关系,得到了总体坐标系下的节点力平衡方程。通过对微分方程的求解并结合工程中的结构失稳判断准则得到臂架结构的失稳载荷。基于上述理论,在MATLAB平台上开发了起重机臂架分析软件。应用该软件分析臂架稳定性及其起重性能,分析结果验证本文方法有效性。
【关键词】：起重机臂架 共旋坐标法 自由度凝聚 结构稳定性
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH21
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1. 绪论8-15
• 1.1 课题研究的背景的意义8-9
• 1.2 研究现状9-14
• 1.2.1 起重机臂架研究现状9-11
• 1.2.2 几何非线性方法研究现状11-12
• 1.2.3 结构稳定性理论研究现状12-14
• 1.3 论文的主要工作14-15
• 2 臂节子结构运动分析15-25
• 2.1 引言15-16
• 2.2 臂架结构子结构划分16
• 2.3 臂节子结构端面方位描述16-17
• 2.4 建立当前子结构坐标系17-18
• 2.4.1 参考点选取17-18
• 2.4.2 坐标轴选取18
• 2.5 子结构坐标系与端面形心点自由度的关系18-24
• 2.5.1 三维刚体角速度18-20
• 2.5.2 空间转动的数学计算20-22
• 2.5.3 子结构端面形心位移22-23
• 2.5.4 子结构端面形心速度23-24
• 2.5.5 子结构坐标系转动角速度与端面形心速度关系24
• 2.6 本章小结24-25
• 3 臂节子结构自由度凝聚25-40
• 3.1 引言25
• 3.2 结构参数化25-26
• 3.3 子结构虚功率方程26-28
• 3.3.1 内力虚功率方程26
• 3.3.2 体力虚功率方程26-27
• 3.3.3 集中力虚功率方程27
• 3.3.4 均布力虚功率方程27-28
• 3.4 自由度凝聚28-29
• 3.5 子结构节点坐标转化29-30
• 3.6 节点力平衡方程30-32
• 3.7 算例分析32-39
• 3.7.1 细长结构体力作用下几何非线性分析32-33
• 3.7.2 细长结构集中力作用下几何非线性分析33-36
• 3.7.3 细长结构均布载荷作用下几何非线性分析36-39
• 3.8 本章小结39-40
• 4 起重机臂架结构稳定性分析40-61
• 4.1 引言40
• 4.2 切线刚度阵推导40-45
• 4.3 非线性方程求解45-51
• 4.3.1 (牛顿-拉斐逊)N-R方法45-49
• 4.3.2 增量法49-51
• 4.4 平衡路径追踪51
• 4.5 结构稳定性和屈曲51-55
• 4.5.1 分叉临界点51-53
• 4.5.2 极值临界点53
• 4.5.3 非线性稳定分析53-55
• 4.6 起重机臂架失稳载荷55-56
• 4.7 算例分析56-60
• 4.7.1 臂架结构非线性分析57-59
• 4.7.2 臂架结构稳定性分析59-60
• 4.8 本章小结60-61
• 5 总结与展望61-62
• 5.1 本文主要总结61
• 5.2 后续工作展望61-62
• 参考文献62-65
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况65-66
• 致谢66-67

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 邓继华;邵旭东;邓潇潇;;四边形八节点共旋法平面单元的几何非线性分析[J];工程力学;2011年07期

2 王刚;齐朝晖;汪菁;;含铰接杆系结构几何非线性分析子结构方法[J];力学学报;2014年02期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 肖明兴;基于多体系统动力学的机织织物力学建模与仿真研究[D];东华大学;2010年

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 张锐;脉冲等离子体推力器工作过程仿真研究[D];国防科学技术大学;2008年

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本文编号：426394