起重机结构振动及载荷摆动研究

发布时间：2017-07-20 23:21

  本文关键词：起重机结构振动及载荷摆动研究

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【摘要】：随着中国房地产业的兴起,越来越多的塔式起重机被用于建筑中,而塔式起重机的结构振动和载荷摆动所产生的振动是一个不容忽视的问题。本文主要通过两种建模方法建立了塔式起重机的动力学模型,一是基于梁理论的塔式起重机动力学建模,二是基于有限元思想建立了塔式起重机力学方程,并对塔式起重机进行了振动分析。这两种建模方式都是把塔式起重机的结构振动与载荷的摆动结合起来,为以后消除或者抑制载荷摆动与结构振动相互作用引起的振动打下理论基础。本文研究的主要工作如下：(1)把塔式起重机的起重臂简化成一个悬臂梁,载荷通过钢丝绳与小车相连,这样就确立了三者之间的位置关系。首先建立了主梁-小车振动的动力学微分方程,其次建立了小车-载荷系统振动模型的动力学微分方程,最后建立了主梁-小车-载荷系统的振动方程,并对振动方程进行了分析,得出各阶模态通过移动质量进行相互作用,移动质量再通过梁的各阶模态振动传递着能量。(2)基于有限元的思想,建立了塔式起重机的带有瑞利耗散函数的Lagrange方程,基于小摆角假设和塔式起重机刚性假设对振动方程进行了初步的简化,得到了载荷摆动固有频率表达式。在所得结果上加一个小扰动项,并通过载荷作圆锥摆运动与平面摆运动,得到了塔式起重机结构振动与载荷摆动的动力学方程。(3)利用ANSYS软件对塔式起重机进行了建模,并得出塔式起重机结构振动的固有频率,仿真出了塔式起重机的前五阶固有振型,并对塔式起重机进行了谐响应分析。
【关键词】：塔式起重机 结构振动 载荷摆动 有限元
【学位授予单位】：山东建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH213.3
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第1章 绪论10-15
• 1.1 课题研究背景10-11
• 1.2 课题研究的目的和意义11-12
• 1.3 课题国内、外研究现状12-13
• 1.3.1 国内研究现状12-13
• 1.3.2 国外研究现状13
• 1.4 论文主要研究内容13-15
• 第2章 结构振动系统的理论基础15-27
• 2.1 狄拉克函数15
• 2.2 拉格朗日方程15-16
• 2.3 初等梁的弯曲振动16-19
• 2.4 模态分析19-22
• 2.4.1 固有频率与振型19-20
• 2.4.2 正交关系20-22
• 2.5 简谐激励22-25
• 2.5.1 主模态法23
• 2.5.2 频率响应法23-24
• 2.5.3 复特征值方法24-25
• 2.6 数值积分方法25-26
• 2.7 本章小结26-27
• 第3章 基于梁理论的塔式起重机振动分析27-37
• 3.1 铁木辛可梁理论27-29
• 3.2 塔式起重机的结构模型29
• 3.3 主梁-小车系统振动模型29-30
• 3.3.1 主梁-小车振动模型简化29-30
• 3.3.2 主梁-小车系统振动微分方程30
• 3.4 小车-载荷系统振动模型30-33
• 3.4.1 小车-载荷系统模型简化30-31
• 3.4.2 小车-载荷系统动力学方程31-33
• 3.5 主梁-小车-载荷系统振动模型33-35
• 3.5.1 主梁-小车-载荷系统模型简化33
• 3.5.2 主梁-小车-载荷系统振动微分方程33-35
• 3.6 算例分析35-36
• 3.7 本章小结36-37
• 第4章 基于有限元法的塔式起重机振动方程37-47
• 4.1 有限元法的概述37
• 4.2 塔式起重机的动力学模型37-38
• 4.3 塔式起重机的动力学方程38-41
• 4.3.1 塔式起重机的动能、势能和瑞利耗散函数38-40
• 4.3.2 塔式起重机起重机结构的拉格朗日方程40-41
• 4.4 塔式起重机动力学方程的线性化处理41-42
• 4.4.1 小摆角假设41
• 4.4.2 塔式起重机刚性系统假设41-42
• 4.5 近似数值计算42-45
• 4.5.1 基于载荷圆锥摆运动塔式起重机柔性系统的假设42-44
• 4.5.2 基于载荷平面摆运动塔式起重机柔性系统的假设44-45
• 4.6 载荷摆动时塔式起重机的位移响应45-46
• 4.7 本章小结46-47
• 第5章 塔式起重机结构振动仿真分析47-58
• 5.1 塔式起重机的ANSYS建模47-51
• 5.1.1 ANSYS软件简介47
• 5.1.2 基于APDL参数化建立塔式起重机模型47-51
• 5.2 塔式起重机结构的固有频率51
• 5.3 塔式起重机结构的固有振型51-54
• 5.4 塔臂谐响应分析54-57
• 5.4.1 塔臂端部节点谐响应分析54-55
• 5.4.2 塔臂中部节点谐响应分析55-57
• 5.5 本章小结57-58
• 第6章 结论与展望58-59
• 6.1 结论58
• 6.2 展望58-59
• 参考文献59-62
• 致谢62-63
• 攻读硕士学位期间论文发表情况63

【参考文献】

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本文编号：570500