塔式起重机动力特性分析及在结构预警中的应用研究

发布时间：2017-12-27 15:27

本文关键词：塔式起重机动力特性分析及在结构预警中的应用研究　出处：《山东建筑大学》2012年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：塔式起重机是一种广泛应用于建筑、矿山、工业等领域的施工机械。塔机工作时各机构频繁地起动或制动,这将引起结构强烈的振动和冲击,并产生持续的衰减振动,其振动严重影响塔机的工作性能,会导致结构疲劳破坏。根据前人的研究成果知,对塔机最危险的工况是从地面急速起升重物,这种工况会产生较大的动力载荷。针对载荷急速离地起升过程进行研究,分析塔机结构体系在起升动载荷激励下的动力特性。塔式起重机是一种风险性大、事故率高的机械设备。金属结构是塔机的主要组成部分,决定着塔机的工作安全性和可靠性。在塔机事故原因中,近一半的事故是由于金属结构损伤破坏引起的。因此,如何避免和及时发现并排除塔机的故障或隐患,使塔机具有感知和信息处理能力,对故障和安全隐患进行自动报警,从而提高其运行的可靠性,这已成为业内非常关注的焦点问题。本文以小车变幅塔机为研究对象,研究了有限元建模的方法,根据塔机的结构特点用ANSYS建立了塔机整体结构有限元模型,模拟了结构的完好状况和不同的损伤状况,对完好及损伤状态下塔机整体结构进行了模态分析,确定了结构的振动特性,并对结构损伤前后的固有频率及振型进行了比较。针对吊重离地起升过程进行研究,首先分析塔机结构在起升动载荷激励下的动态过程及变形情况,根据机械动力学理论建立了塔机吊重离地起升时的动力学模型,求解了离地起升过程中的动态激励。然后将此激励施加于塔机结构,进行了完好状态和损伤状态下塔机的动力学求解,求取了塔机结构在完好及损伤状态下的动力特性。研究了支持向量机理论和小波分析理论,提出了基于小波包能量的特征提取方法,将此特征向量输入支持向量机,进行塔机结构的状态识别和损伤预警。用不同结构状况下的动力学仿真结果进行研究,结果表明,该方法在小样本情况下即可取得较好效果。设计了塔机的单肢实验方法,建立了实验模型,测取了实验数据,通过单肢实验验证了基于小波包分析和支持向量机的结构损伤预警方法应用于塔机结构中的可行性,该方法为塔机结构在线健康诊断提供了一种新的途径。
[Abstract]:Tower crane is a kind of construction machinery widely used in the fields of construction, mine, industry and so on. When the tower crane works, all the agencies start or brake frequently, which will cause strong vibration and impact, and cause continuous attenuation vibration. The vibration will seriously affect the working performance of the tower crane, and will cause structural fatigue failure. According to the previous research results, the most dangerous condition for the tower crane is to lift heavy objects rapidly from the ground, which will produce a larger dynamic load. The dynamic characteristics of the structural system of the tower under the excitation of the lifting load are analyzed.
【学位授予单位】：山东建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TH213.3

【参考文献】