全地面起重机超起拉索预紧计算方法研究

发布时间：2017-05-13 16:06

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【摘要】：进入21世纪以来,由于吊装市场的广泛需求,全地面起重机在国内得到迅猛发展。其吨位已经达到千吨级,主臂起升高度达到百米以上,其中超起装置的应用对此发挥了重要作用。超起装置安装在主臂上,连接着臂头和臂尾,与主臂组成了空间二次超静定结构。该结构改善了臂架的受力状况,减小了臂头挠度,提升了起重量。但由于超起装置控制及计算的复杂性,国内企业对其研究并不深入,超起装置的性能并没有得到充分发挥。决定超起性能的因素有很多,例如,超起装置的安装位置,超起撑杆张角大小超起撑杆长度,这些因素在多年的积累应用中已研究成熟。而超起拉索预紧技术作为重要的因素应用尚不成熟。且目前在涉及超起拉索的计算中,大都没有充分考虑拉索的几何非线性特性,这将会严重影响计算精度。 本文在考虑拉索柔性的基础上,提出了一种快速简单的拉索预紧计算方法,为超起装置的设计提供了借鉴作用。主要工作内容如下： (1)超起主臂系统建模求解。根据全地面起重机超起主臂系统的力学特性,分析了其非线性影响因素。其中非线性影响最大的是超起拉索的变形,因此重点论述了对它的非线性计算模拟方法。同时确立了超起主臂简化模型的创建方法和模型的非线性求解方法。 (2)拉索预紧计算方法的确立及其参数化实现。研究了以拉索长度为变量,以主臂整体应力和臂架整体稳定性共同决定的起重性能为评价准则,进行最优索长计算的超起拉索预紧计算方法。最后利用ANSYS中的APDL语言结合MATLAB平台,将此计算方法编制成软件,实现了计算的参数化输入与批量计算。 (3)研究了预紧角度—预紧力与拉索长度间的关系。对比分析了有限元计算结果与实验结果,验证了模型简化与有限元分析的准确性。然后通过算例定量分析了索长变化对臂架起重性能的影响规律,从而找出各主臂长度下的最优拉索长度,并通过此长度反算出预紧角度和预紧力。 本文的研究成果为全地面起重机超起的设计提供了一种行之有效的拉索预紧计算方法,采用此方法可以快速准确的确定各臂长对应的最优拉索长度。为起重机带超起工况的设计提供了一定的理论依据。
【关键词】：全地面起重机 超起拉索长度 几何非线性 起重性能
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH213
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-15
• 1.1 全地面起重机超起装置介绍9-13
• 1.1.1 超起装置预紧控制方式9-12
• 1.1.2 超起装置的受力特点12-13
• 1.2 超起技术与拉索预应力计算研究现状13
• 1.3 选题背景及研究意义13-14
• 1.4 本课题主要研究内容14-15
• 2 超起主臂系统有限元建模求解方法15-26
• 2.1 超起主臂系统非线性理论15-17
• 2.1.1 超起主臂系统分析的非线性影响因素15-16
• 2.1.2 梁单元的非线性分析16-17
• 2.2 超起拉索非线性计算模拟与主臂超起有限元建模17-21
• 2.2.1 超起拉索非线性计算方法研究17-19
• 2.2.2 主臂有限元模型简化建立19-20
• 2.2.3 超起主臂模型边界条件及约束20-21
• 2.3 几何非线性有限元求解21-25
• 2.3.1 几何非线性方程求解方法21-22
• 2.3.2 几何非线性问题的ANSYS设置22-23
• 2.3.3 超起主臂系统整体稳定性求解23-25
• 2.4 本章小结25-26
• 3 超起拉索预紧计算方法26-42
• 3.1 预紧计算方法流程26-28
• 3.2 拉索长度计算模拟28-31
• 3.2.1 拉索长度在ANSYS中的模拟29-31
• 3.2.2 拉索长度准确性验证31
• 3.3 最优索长评价准则31-37
• 3.3.1 起重性能迭代算法32
• 3.3.2 主臂整体应力决定的起重性能计算32-34
• 3.3.3 臂架整体稳定性决定的起重性能计算34-37
• 3.3.4 综合性能评价准则研究37
• 3.4 预紧计算软件编制37-41
• 3.4.1 软件的总体架构37-38
• 3.4.2 软件的功能38-41
• 3.5 本章小结41-42
• 4 最优拉索长度研究42-58
• 4.1 预紧角度—预紧力与拉索长度关系42
• 4.2 计算工况与载荷分析42-44
• 4.3 算例分析44-57
• 4.3.1 有限元计算结果与实验结果对比分析44-45
• 4.3.2 长臂长时索长变化对臂架性能影响分析45-49
• 4.3.3 中等臂长时索长变化对臂架性能影响分析49-54
• 4.3.4 短臂长时索长变化对臂架性能影响分析54-57
• 4.4 本章小结57-58
• 结论58-59
• 参考文献59-62
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况62-63
• 致谢63-64

【参考文献】

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4 张，

本文编号：362984