QTZ80型塔式起重机静动强度分析与动力学特性研究

发布时间：2017-06-30 20:04

  本文关键词：QTZ80型塔式起重机静动强度分析与动力学特性研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：建筑行业的高速发展带动了工程机械制造业的迅速增长，作为一种具有水平运输和垂直运输能力的工程机械产品，，塔式起重机在建筑行业中起着至关重要的作用。然而，由于设计、装配、焊接等制造工艺的影响，以及在服役过程中的违规操作，导致近年来塔式起重机倒塌事故时有发生。如何设计出一款集经济与安全为一体的塔式起重机，成为设计者们追求的目标。随着科学技术的发展，理论分析、试验技术以及有限元数值模拟已广泛应用于塔式起重机设计计算。 本文以QTZ80型塔式起重机为研究对象，在理论分析基础上，采用截面内力分析方法，应变测试、模态测试等试验测试方法以及有限单元数值模拟分析方法，对该型塔式起重机开展各工况下的静态应力分析，以及臂尖吊载工况下的动态应力分析和动力学特性分析。得到结论如下： 1.各工况下静态应变测试数据表明，在塔式起重机的弦杆应力分布中，主要以轴向应力为主，弯曲应力和剪切应力为次要应力，该结论可为理论分析和有限元数值模拟中关于弦杆的应力计算提供基础；动态应变测试结果表明，塔式起重机起吊瞬间，其各部件均存在不同的动载放大系数，其中以起重臂的动载放大系数值最大，塔顶及拉杆次之，塔身最小，该结论可为其动强度分析提供参考。 2.对比各工况下试验测试、理论分析以及有限元数值模拟的负载应力计算结果，发现三者负载应力结果均相吻合，且以有限元数值模拟与试验测试两者结果最为接近，而理论分析与其余两者结果的误差主要集中在起重臂的计算上，表明在理论分析中，由于模型简化导致塔式起重机起重臂的理论计算存在一定误差。 3.比较各工况下理论分析与有限元数值模拟满载应力计算结果，发现两者的满载应力计算结果方差比负载应力计算结果方差偏大；由于有限元模型更接近实际结构，有限元分析与试验测试两者结果最为接近，表明采用有限元分析方法相比理论分析方法，计算结果精度更高，可为塔式起重机强度设计提供技术支持。 4.采用FFT快速傅立叶变换对臂尖吊载工况下卸载瞬间的振动测试结果进行模态辨识，结果发现QTZ80型塔式起重机主要以前三阶振动频率为主。在ANSYS软件环境下，对该型塔式起重机进行模态分析，结果表明塔式起重机的频率计算结果与其各部件间的连接方式相关性很小。通过对比试验分析与有限元分析关于塔式起重机模态频率的计算结果，发现有限元分析与试验测试结果吻合较好，表明有限元方法可用来对塔式起重机进行动力学特性分析和模态预估。
【关键词】：塔式起重机 静动强度 动力学特性 试验测试 有限元数值模拟
【学位授予单位】：湘潭大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH213.3
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 目录7-10
• 第1章 绪论10-30
• 1.1 引言10-12
• 1.1.1 塔式起重机的发展状况10-11
• 1.1.2 塔式起重机的分类11-12
• 1.2 塔式起重机的传统理论分析方法12-17
• 1.2.1 塔式起重机的静态分析13-17
• 1.2.2 塔式起重机的动态分析17
• 1.3 塔式起重机的试验方法17-22
• 1.4 塔式起重机的有限元分析22-27
• 1.4.1 有限元分析的一般过程23-25
• 1.4.2 有限元软件在塔式起重机计算中的应用25-27
• 1.5 塔式起重机的事故分析27-28
• 1.6 本文主要内容28-30
• 第2章 QTZ80型塔式起重机静动强度试验研究30-42
• 2.1 引言30
• 2.2 试验设备30
• 2.3 静态应变测试30-38
• 2.3.1 测试任务及方法31
• 2.3.2 测点应变片布置31-34
• 2.3.3 测试结果34-35
• 2.3.4 结果分析35-38
• 2.4 动态应变测试38-41
• 2.4.1 测试任务及方法38
• 2.4.2 测点选择38-39
• 2.4.3 测试结果39-40
• 2.4.4 测试结论40-41
• 2.5 本章小结41-42
• 第3章 QTZ80型塔式起重机整体结构理论分析42-55
• 3.1 引言42
• 3.2 塔式起重机主体结构的抽象模型42-53
• 3.2.1 QTZ80型塔式起重机各部件质量43
• 3.2.2 起重臂的计算模型43-49
• 3.2.3 平衡臂的计算模型49-50
• 3.2.4 塔顶的计算模型50-51
• 3.2.5 塔身和回转塔身的计算模型51-53
• 3.3 结果对比53-54
• 3.4 本章小结54-55
• 第4章 QTZ80型塔式起重机有限元数值模拟55-68
• 4.1 引言55
• 4.2 塔式起重机有限元模型的建立55-57
• 4.2.1 单元特性55-56
• 4.2.2 建模56-57
• 4.3 塔式起重机有限元分析57-61
• 4.3.1 位移计算结果57-59
• 4.3.2 应力计算结果59-61
• 4.4 结果对比及误差分析61-64
• 4.4.1 负载应力结果对比61-63
• 4.4.2 满载应力结果对比63-64
• 4.5 动强度分析64-66
• 4.6 本章小结66-68
• 第5章 QTZ80型塔式起重机动力学特性分析68-89
• 5.1 引言68
• 5.2 QTZ80型塔式起重机动力学特性测试68-74
• 5.2.1 测试仪器及方法68-70
• 5.2.2 测试结果70-72
• 5.2.3 结果分析72-74
• 5.3 QTZ80型塔式起重机计算模态分析74-86
• 5.3.1 频率分析结果74-75
• 5.3.2 模态分析结果75-86
• 5.4 结果对比86-87
• 5.5 本章小结87-89
• 第6章 总结与展望89-92
• 6.1 总结89-90
• 6.2 展望90-92
• 参考文献92-96
• 致谢96-97
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文与成果97-98

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：503267