履带式起重机臂架破坏载荷搜索

发布时间：2017-08-16 16:23

  本文关键词：履带式起重机臂架破坏载荷搜索

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【摘要】：有限元分析的一般步骤是对结构进行建模,确定边界条件(这里的静力分析的边界条件一般包括力和位移边界条件),然后进行求解。显然在载荷不知道的情况下是无法求解的,对于给定的结构,不能直接得到结构的最大承载能力。对于履带式起重机的臂架结构,在设计的时候,吊重是未知的,通常要给定一个吊重进行试算,直到臂架发生破坏,最后得到了臂架的最大吊载。由于臂架属于大型结构,单元的个数较多,并且属于细长结构,需要考虑几何非线性效应,计算量较大。在应用现有商业软件试算的时候,由于臂架的工况数较多,需要进行反复的建模和求解,效率显然是比较低的。本文针对起重机的臂架结构基于两次子结构自由度凝聚模型进行了非线性分析,并确定了臂架的最大承载能力。将臂架划分成许多小的子结构,将子结构内部的自由度凝聚到边界,经过二次凝聚,将边界自由度凝聚到边界的形心,每个子结构被减缩成为了一个梁单元,大大提高了计算的效率。在计算单元应力的时候将重力的等效节点载荷视作均布载荷作用于整个单元,提高了应力计算的精度。以预估破坏载荷为起点,对臂架的破坏载荷进行了搜索。臂架的破坏往往是一些危险的单元最先破坏,所以承载能力是由危险单元控制的,在计算应力的时候只针对危险单元,无关的单元不参与应力计算,可大大减少计算量。本文根据经验选取臂根部分为危险部分,根据危险单元的最大承载能力对臂架的承载能力进行了初步的计算。最后,根据本文提出的破坏载荷搜索的方法,基于Matlab环境开发了履带式起重机臂架破坏载荷搜索的软件,可以进行智能建模,快速求解,起重性能报告自动生成等功能。对起重机臂架的破坏载荷进行了数值计算,验证了方法的可靠性。
【关键词】：履带式起重机 细长结构 破坏载荷 自由度减缩 插值
【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】：TH213.7
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-16
• 1.1 履带式起重机简介8-10
• 1.2 细长结构破坏载荷研究现状10-14
• 1.2.1 几何非线性研究现状10-13
• 1.2.2 细长结构破坏决定因素13-14
• 1.3 细长结构破坏载荷搜索的难点14
• 1.4 本文主要内容及组织构架14-16
• 2 几何非线性理论16-28
• 2.1 几何非线性理论的来源16
• 2.2 几何非线性的描述方法16-22
• 2.2.1 TL格式16-19
• 2.2.2 UL格式19-21
• 2.2.3 CR格式21-22
• 2.3 转动的描述22-24
• 2.4 非线性方程的解法24-27
• 2.4.1 迭代法24-25
• 2.4.2 增量法25-26
• 2.4.3 弧长法26-27
• 2.5 本章小结27-28
• 3 细长框架结构的建模28-41
• 3.1 引言28
• 3.2 子结构单元坐标系28-31
• 3.3 子结构自由度减缩31-37
• 3.4 节点力平衡方程37-40
• 3.5 本章小结40-41
• 4 破坏载荷搜索41-48
• 4.1 插值法介绍41-43
• 4.1.1 线性插值41
• 4.1.2 二次插值41-43
• 4.2 破坏载荷搜索流程43-47
• 4.2.1 初始吊重的估计44-46
• 4.2.2 破坏载荷搜索46-47
• 4.3 本章小结47-48
• 5 单元内部应力值精确计算48-56
• 5.1 单元内部重力以均布载荷形式分布时的应力计算48-51
• 5.2 单元内部重力以等效节点载荷形式分布时的应力计算51-54
• 5.3 两种方法的比较54-55
• 5.4 本章小结55-56
• 6 算例56-65
• 6.1 空间悬臂框架结构的破坏载荷搜索56-60
• 6.2 起重机臂架结构的破坏载荷搜索60-64
• 6.3 本章小结64-65
• 结论65-66
• 参考文献66-69
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况69-70
• 致谢70-71

【参考文献】

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 李利斌;含机构位移的结构有限元分析[D];大连理工大学;2008年

2 徐林;细长结构几何非线性稳定性分析[D];大连理工大学;2010年

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本文编号：684287