大型门式起重机风荷载响应仿真分析

发布时间：2021-08-19 01:10

　　风荷载是起重机设计及运行时的重要荷载,近年来门式起重机呈现"大型化""柔性化"的发展趋势。大型门式起重机受其结构特性影响,对风荷载极其敏感,现行《起重机设计规范》仅通过风力系数及挡风折减系数对起重机迎风面的静风荷载进行界定,因而无法获得起重机各表面的风荷载分布情况。为解决这一问题,利用计算流体力学（computational fluid dynamics,CFD）软件对大型门式起重机的风场绕流特性进行仿真分析,并运用单向流固耦合方法将风荷载数据引入起重机计算结构力学模型并进行有限元分析,从而获得自然风场中大型门式起重机的风荷载响应,并将它与根据《起重机设计规范》计算得到的结果进行对比。结果表明:利用计算流体力学仿真分析得到的起重机整机风荷载与根据《起重机设计规范》计算得到的结果相近,但基于流固耦合方法所得的起重机结构应力大22.77%,结构应变大17.23%,这是因为自然风场中起重机各表面均受风荷载影响,而《起重机设计规范》仅对迎风面风荷载进行量化,忽略了流体在非迎风面产生的负压以及黏性力作用;门式起重机的主梁及支腿为串列结构,上游结构对下游结构有屏蔽效应,使得下游结构表面为负压,且屏... 

【文章来源】：工程设计学报. 2020,27(02)北大核心CSCD

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

大型门式起重机结构示意图

如图2所示，门式起重机计算流体力学仿真模型上游来流区域长度为3L(L为起重机主梁长度），下游尾流区域长度为4L，总高度为5L，下边界与起重机下横梁底部的距离为大车车轮直径，左右两侧展向长度各为3L。入口边界条件采用速度入口，参考《规范》中起重机工作状态：设计风速U=20 m/s，来流湍流强度为5%；出口边界条件为压力出口，出口压力为0 Pa；左右及上下边界为无滑移壁面。在门式起重机表面以及地面建立一定厚度的边界层，设置网格精度参数y+=300，第1层网格的高度y0=0.006 m，网格增长率为1.2，并对起重机周围流场进行局部加密，最终生成的计算流体力学仿真模型包含3 184 386个单元及796 945个节点，如图3所示。

在门式起重机表面以及地面建立一定厚度的边界层，设置网格精度参数y+=300，第1层网格的高度y0=0.006 m，网格增长率为1.2，并对起重机周围流场进行局部加密，最终生成的计算流体力学仿真模型包含3 184 386个单元及796 945个节点，如图3所示。2.4 大型门式起重机计算结构力学仿真模型


本文编号：3350976