刚柔性附着施工升降机结构系统力学特性分析

发布时间：2017-05-11 00:00

  本文关键词：刚柔性附着施工升降机结构系统力学特性分析，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：施工升降机已成为建筑施工中不可缺少的人员与物料运输施工设备,自1973年第一台国产施工升降机诞生以来,历经30多年的不断发展,升降机在结构形式、功能、用途、安全装置等多个方面都有了很大的变化和发展,因此在设计中设计出结构形式可靠、安全的施工升降机是行业发展的关键因素。施工升降机在运行过程中整个系统始终伴随着振动现象的发生,如齿轮齿条啮合传动过程中产生的动态激励,吊笼对导轨架的移动式偏心作用,以及在吊笼起停时还伴随有动态冲击或阶跃激励。由于振动会造成结构的共振或疲劳,从而破坏结构,为了避免破坏结构,因此了解结构的本身具有的振动特性即结构的固有频率和振型,将避免在使用中因共振因素造成不必要的损失具有重要意义。 本文分别对超高型刚性附着和柔性附着方案的施工升降机的静态、动态力学特性,以及振动和强度问题进行了分析,具体做了以下几个方面工作：首先,为了找到不同工况下结构系统的危险截面的位置,对导轨架150米高度的超高型刚性附着施工升降机进行了三维模型和有限元模型建模,通过ANSYS有限元模型静态特性分析,得到危险工况下的最大应力和最大变形位置点,确定了结构系统的薄弱环节；然后,利用ADAMS软件对超高型刚性附着施工升降机建立了多体动力学模型,以及刚柔耦合动力学模型,通过对其动态特性分析,获得结构系统前六阶固有频率,并获得导轨架顶部悬臂处的振型随时间的变化规律,从而对升降机主体系统的振动情况进行分析；最后,通过刚柔耦合动力学建模分析,得到吊笼在运行过程中危险截面位置处作用力随时间变化的曲线,为计算导轨架根部局部应力和整体应力以及结构强度提供依据。对柔性附着施工升降机也做了相同的工作进行了静力学、动力学特性分析,进行了振动和强度分析,同样,确定了柔性附着方案下施工升降机的应力最大位置和变形最大位置,分析了危险截面随时间变化的应力和变形情况,研究了振动频率及共振问题。 通过了ANSYS静态、模态分析和ADAMS动态分析,在根据实际情况对所建模型进行验证的基础上,得出以下结论：第一,通过ANSYS静态分析确定结构系统危险截面发生的位置,即最大应力发生在导轨架的基础截面,最大变形发生在顶部自由端位置；第二,通过模态分析和刚柔耦合结构系统动态分析,所得到的结构系统前六阶固有频率均不等于作用在结构系统的外加激振力频率,因此不会发生共振现象；第三,利用ADAMS软件仿真,得到危险截面处作用力随时间变化的曲线,并验证导轨架根部局部应力和整体应力满足强度要求,从而为实际工程提供实验性的指导；第四,通过ADAMS的仿真过程,可以得到随着吊笼在导轨架上下运动时导轨架顶部悬臂处的振型随时间发生不断的变化规律,这种动态振型更真实的反应了危险端的变形情况,因此可以通过增加此处附近附着架的刚度,以保证结构系统的稳定性和安全性。
【关键词】：施工升降机 附着装置 静态分析 模态分析 动态分析
【学位授予单位】：沈阳建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH211.6
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-13
• 第一章 绪论13-19
• 1.1 本课题研究背景13-14
• 1.2 本课题研究现状14-16
• 1.2.1 国外研究现状14-15
• 1.2.2 国内研究现状15
• 1.2.3 发展趋势15-16
• 1.3 本课题研究的目的和意义16-17
• 1.3.1 目的16
• 1.3.2 意义16-17
• 1.4 本课题研究内容17
• 1.5 本课题研究方法17-19
• 第二章 柔性多体系统动力学和模态分析法的理论基础19-29
• 2.1 柔性多体系统动力学理论基础19-22
• 2.1.1 建立柔性多体系统动力学方程的方法19
• 2.1.2 拉格朗日法建立柔性多体系统动力学方程的计算思路19-22
• 2.2 连续体系统模态分析的理论基础22-27
• 2.2.1 一般载荷下连续体有阻尼系统的振动微分方程22-23
• 2.2.2 无阻尼自由振动振型函数计算23-27
• 2.3 本章小结27-29
• 第三章 刚性附着施工升降机结构系统静、动态特性分析29-57
• 3.1 结构系统性能、几何参数及结构形式29-30
• 3.1.1 系统性能、几何参数29
• 3.1.2 结构参数29
• 3.1.3 计算工况29-30
• 3.2 结构系统的有限元模型的建立与验证30-34
• 3.2.1 单元类型的选取及其建模方法30
• 3.2.2 加载和求解30-31
• 3.2.3 ANSYS静力分析与实验对比验证31-34
• 3.3 刚性附着方案施工升降机结构系统静态特性分析34-44
• 3.3.1 结构静力分析的有限元理论34-36
• 3.3.2 校核施工升降机标准节强度36-44
• 3.3.3 有限元计算结果分析44
• 3.4 刚性附着施工升降机多刚体系统动态仿真与分析44-55
• 3.4.1 三维模型的建立44-45
• 3.4.2 多刚体系统动力学方程建立与ADAMS采用的建模方法45-48
• 3.4.3 刚性附着施工升降机多刚体系统模型的建立48-50
• 3.4.4 动态特性的仿真分析50-55
• 3.5 本章小结55-57
• 第四章 刚性附着施工升降机刚柔耦合建模与分析57-75
• 4.1 模态分析的定义及其应用57-59
• 4.1.1 模态分析方法57-58
• 4.1.2 模态分析步骤58-59
• 4.2 刚性附着施工升降机刚柔耦合模型的振动分析59-71
• 4.2.1 固有频率与振型的提取59-61
• 4.2.2 模态中性文件生成过程61-64
• 4.2.3 柔性体的导入64-65
• 4.2.4 刚体和柔性体的连接与仿真65-66
• 4.2.5 仿真结果提取66-71
• 4.3 刚性附着施工升降机刚柔耦合模型的强度分析71-74
• 4.4 本章小结74-75
• 第五章 柔性附着施工升降机结构系统静、动态特性分析75-83
• 5.1 柔性附着施工升降机结构系统性能、几何、结构参数75-76
• 5.1.1 系统性能参数和几何参数75
• 5.1.2 结构参数75-76
• 5.2 柔性附着施工升降机结构系统静态特性分析76-78
• 5.2.1 柔性附着方案施工升降机结构系统有限元模型的建立76
• 5.2.2 柔性附着方案施工升降机结构系统静态计算76-78
• 5.3 柔性附着施工升降机多刚体系统动态仿真与分析78-82
• 5.3.1 运动副的施加78
• 5.3.2 动态特性的仿真分析78-82
• 5.4 本章小结82-83
• 第六章 柔性附着施工升降机刚柔耦合建模与分析83-91
• 6.1 柔性附着施工升降机刚柔耦合模型的振动分析83-86
• 6.2 柔性附着施工升降机刚柔耦合模型的强度分析86-89
• 6.3 本章小结89-91
• 第七章 结论91-93
• 7.1 结论91
• 7.2 展望91-93
• 参考文献93-97
• 作者简介97
• 作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文97-99
• 致谢99

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