大型门式起重机结构特性与系统虚拟仿真研究

发布时间：2017-09-25 11:41

  本文关键词：大型门式起重机结构特性与系统虚拟仿真研究

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【摘要】：门式起重机通常是包含结构、机构等部件的复杂系统。门式起重机金属结构是门机的重要组成部分,对其的研究与设计是门机设计过程中的重要内容。门式起重机机构是实现门机功能的基础,对整机的性能有较大影响。随着门式起重机不断巨型化、高效化的发展,其整机的综合性能受到越来越多的人关注。本文以配合珠港澳大桥建设的梁场用2000t大型门式起重机为例,借助大型结构有限元分析软件ANSYS、多体动力学分析软件ADAMS分别从结构特性和机构运动两个方面对该门机的强度、刚度、风振特性、地震响应以及虚拟仿真进行研究。其主要研究内容如下： 1.利用ANSYS对2000t门式起重机进行了结构分析。对主梁预拱参考值、刚支腿预偏值、主梁刚度、整机强度、走偏工况、暴风工况、试验工况进行了详细的分析,结果表明结构的刚度、强度满足设计要求。 2.利用ANSYS对2000t门式起重机进行了模态分析。对其在空载工况、满载工况、以及预应力作用下的满载工况的模态参数进行了研究与对比,得到结构的自振频率和振型。结果表明门机满载工作时结构所受应力对其动态特性影响可忽略,并讨论了吊重对系统模态参数的影响。 3.利用ANSYS对2000t门式起重机进行了风振特性研究和风压分布特性研究。根据随机风载Davenport功率谱模拟出随机风载荷风速时程曲线和风压时程曲线,利用ANSYS进行瞬态动力学分析得到结构的风振系数。利用ANSYS CFX对起重机风场进行模拟,得到门机外表面的风压分布特点及结构体型系数。 4.利用ANSYS对2000t门式起重机进行了地震响应研究。分别采用等效静载分析法、反应谱分析法、瞬态动力学分析法对门机进行地震响应分析。等效静载法与反应谱法的计算结果两者较为接近,但反应谱法的计算结果略大。瞬态分析的结果均远大于前两者的计算结果。分析结果表明大型门机的地震响应需进行瞬态分析才能得出较精确的计算结果。 5.利用ADAMS对2000t门式起重机进行了虚拟仿真研究。对门机工作过程中的7种典型工况进行了虚拟仿真,得到门机支反力、车轮轮压的变化曲线。结果表明机构的控制精度及性能对结构动态特性有较大影响。 本文的研究内容与成果,可为大型门机的结构特性的研究提供参考与借鉴,同时也可以为大型门机的设计提供一定的指导意义。
【关键词】：门式起重机 结构 模态分析 风振特性 地震响应 虚拟仿真
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH213.5
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 绪论11-20
• 1.1 论文的选题背景11-14
• 1.2 国内外研究现状14-17
• 1.2.1 起重机风振特性研究现状14-16
• 1.2.2 起重机地震响应研究现状16-17
• 1.3 本课题研究的内容和意义17-20
• 第2章 大型门式起重机结构分析20-34
• 2.1 2000t大型门式起重机简介20-21
• 2.2 有限元模型处理21-23
• 2.3 门机结构分析23-33
• 2.3.1 计算工况选择23-24
• 2.3.2 门机结构分析24-31
• 2.3.3 门机结构分析结果讨论31-33
• 2.4 小结33-34
• 第3章 大型门式起重机模态分析34-39
• 3.1 ANSYS模态分析模型处理34-35
• 3.2 模态分析35-38
• 3.2.1 满载工况模态分析35-36
• 3.2.2 空载工况模态分析36-37
• 3.2.3 考虑预应力的满载模态分析37-38
• 3.3 模态分析结果讨论38-39
• 第4章 大型门式起重机风振特性研究39-58
• 4.1 门式起重机风载荷39-42
• 4.1.1 自然风载荷的特点39-40
• 4.1.2 风压的计算40-41
• 4.1.3 起重机风载荷的计算41-42
• 4.2 门机风振特性研究42-47
• 4.2.1 时程分析方法简介42
• 4.2.2 风振系数的研究方法42-43
• 4.2.3 风振系数计算43-46
• 4.2.4 结果讨论46-47
• 4.3 门机风压分布特性研究47-56
• 4.3.1 计算流体力学简介47
• 4.3.2 体型系数的研究方法47-49
• 4.3.3 体型系数的计算49-56
• 4.3.4 结果讨论56
• 4.4 小结56-58
• 第5章 大型门式起重机地震响应研究58-80
• 5.1 地震的基本特性58-59
• 5.1.1 地震波58
• 5.1.2 震级58-59
• 5.1.3 烈度59
• 5.2 起重机地震响应的研究方法59
• 5.3 地震响应的静力学分析59-62
• 5.4 地震响应的反应谱法研究62-70
• 5.4.1 反应谱理论62-65
• 5.4.2 起重机地震反应谱法研究65-67
• 5.4.3 起重机地震反应谱计算67-70
• 5.5 地震响应的瞬态动力学研究70-77
• 5.5.1 瞬态分析简介70
• 5.5.2 地震波的选取和调整70-72
• 5.5.3 瞬态分析72-77
• 5.6 地震响应讨论77-80
• 第6章 大型门式起重机的虚拟仿真80-91
• 6.1 虚拟仿真技术简介80
• 6.2 模型处理80-82
• 6.3 门机的虚拟仿真82-89
• 6.4 结果讨论89-91
• 结论与展望91-94
• 致谢94-95
• 参考文献95-101
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果101

【参考文献】

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本文编号：917102