多移动质量作用下大型复杂结构的运动学及动力学分析

发布时间：2020-05-17 04:21

【摘要】：大型复杂结构被广泛运用于众多工程领域,其中许多大型结构会受到多组移动载荷的作用。比如过山车在大型轨道结构上的高速运行、火箭发射过程中对塔架不同位置处的冲击作用、地震行波对百千万级发电机组锅炉支架结构的先后作用以及变位反射面对Fast射电望远镜索网结构的动力载荷作用等。多移动载荷作用下的大型结构比普通结构更加容易出现变形过大、生成裂纹、失稳等问题,最终可能会导致结构大面积坍塌失效,爆炸,甚至引发火灾等严重后果。目前对简单结构在多移动系统作用下的响应分析或计算已经有很大进展,尚无对大型复杂结构动力响应计算的可靠方法。为解决此问题,本文提出了多移动载荷作用下大型复杂结构的动力响应计算新方法,具体研究如下:(1)分析了简支梁在多种移动系统作用下的横向振动响应。对简支梁施加多种类型的移动系统,通过观察梁的横向振动进而得出移动系统的形式、数量和速度等多个因素对简支梁振动行为的影响。(2)对多体系统在大型复杂结构上的运动过程进行了研究。以过山车在其空间轨道上的运动过程为例,建立了过山车的三维运动方程。通过虚拟样机技术,建立了过山车车体模型及其轨道空间曲线,并完成了小车在轨道上的高速运动过程的模拟。通过对车体各项运动参数的分析,对过山车运动学安全性能进行评价。(3)对多移动载荷作用下的复杂结构的动力学响应问题进行探讨。以过山车轨道这种受到多组快速移动载荷作用的大型钢结构为例,建立了过山车轨道的有限元模型。探讨了过山车轨道在多组高速移动载荷作用下的强度、变形、稳定性等问题。为过山车轨道的设计提供了一定的依据。(4)介绍了等效静力学分析和瞬态动力学在大型过山车轨道强度计算中的应用,从多个方面对两种方法的计算结果进行了对比,对等效静力计算结果进行误差分析。探讨了等效静力学方法在大型复杂结构强度计算中的适用性。为实际工程问题提供了参考。本文研究对于解决工程中大型空间结构的动强度问题具有一定实际意义,对大型空间结构在多移动载荷作用下的动力响应问题的进一步探讨提供了数据支持。同时为受到多移动载荷的大型结构设计工作具有一定的指导意义。
【图文】：

逦（２．４）逡逑２．２．２单个移动载荷匀速通过简支梁逡逑如图２．１所示为受移动载荷作用的简支梁模型，，梁的长度为１０ｍ，截面积逡逑Ｍ＝０．１８ｍｍ２，截面惯性矩／＝０．００５４ｍｍ４，材料的弹性模量￡ＫＺ．ｌｘｌ0ｉ】ｐａ，梁材料线密度逡逑／ｊ＝７８００ｋｇ／ｍ。移动载荷大小为／Ｍ００００Ｎ，重力加速度＾＝９．８ｋｇ＿ｍ／ｓ２。逡逑Ｆ＼邋ｖ邋，逦＾逡逑逦逡逑Ｙ邋（／）逦（0｛ｘ，ｔ）逡逑图２．１受单个匀速移动载荷作用的简支梁逡逑简支梁在不同速度的单个移动载荷激励下，其中点的横向位移如下图所示：逡逑－１．５５邋逦逡逑１６0邋１逦严Ｗ逡逑Ｉ：：露４逡逑－１．８０邋－Ｊ，￣￣，￣￣，￣￣，￣￣，，＿ｒ邋ｂ＝＾Ｌ１５＾－逡逑０．０逦０．５逦１．０逦１．５逦２．０逦２．５逡逑时间（Ｓ）逡逑图２．２中点Ｆ向位移逡逑图２．２中五条曲线分别对应五种不同速度的移动载荷激励下，简支梁中点的横向位逡逑移。５次计算所使用的简支梁模型相同

逦（２．４）逡逑２．２．２单个移动载荷匀速通过简支梁逡逑如图２．１所示为受移动载荷作用的简支梁模型，梁的长度为１０ｍ，截面积逡逑Ｍ＝０．１８ｍｍ２，截面惯性矩／＝０．００５４ｍｍ４，材料的弹性模量￡ＫＺ．ｌｘｌ0ｉ】ｐａ，梁材料线密度逡逑／ｊ＝７８００ｋｇ／ｍ。移动载荷大小为／Ｍ００００Ｎ，重力加速度＾＝９．８ｋｇ＿ｍ／ｓ２。逡逑Ｆ＼邋ｖ邋，逦＾逡逑逦逡逑Ｙ邋（／）逦（0｛ｘ，ｔ）逡逑图２．１受单个匀速移动载荷作用的简支梁逡逑简支梁在不同速度的单个移动载荷激励下，其中点的横向位移如下图所示：逡逑－１．５５邋逦逡逑１６0邋１逦严Ｗ逡逑Ｉ：：露４逡逑－１．８０邋－Ｊ，￣￣，￣￣，￣￣，￣￣，，＿ｒ邋ｂ＝＾Ｌ１５＾－逡逑０．０逦０．５逦１．０逦１．５逦２．０逦２．５逡逑时间（Ｓ）逡逑图２．２中点Ｆ向位移逡逑图２．２中五条曲线分别对应五种不同速度的移动载荷激励下，简支梁中点的横向位逡逑移。５次计算所使用的简支梁模型相同
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O342

【参考文献】

相关期刊论文 前7条

1 袁宏智;马建敏;;移动载荷作用下斜拉桥结构的动态响应计算分析[J];噪声与振动控制;2014年03期

2 沈勇;鄂立军;;国内外游乐设施法规标准比较研究[J];中国安全科学学报;2010年11期

3 梁朝虎;秦平彦;林伟明;付恒生;;基于虚拟仿真的过山车轮架疲劳寿命分析[J];中国安全科学学报;2008年07期

4 汪惠群;郑建荣;;基于虚拟样机的风力作用下过山车动态性能研究[J];机械设计;2007年09期

5 梁朝虎;沈勇;丁克勤;陈钢;黄伟;;过山车动态仿真建模方法研究[J];系统仿真学报;2006年S1期

6 侯红玲,赵永强,魏伟锋;基于ADAMS和ANSYS的动力学仿真分析[J];现代机械;2005年04期

7 熊光楞,李伯虎,柴旭东;虚拟样机技术[J];系统仿真学报;2001年01期

相关博士学位论文 前2条

1 刘学武;大型复杂钢结构施工力学分析及应用研究[D];清华大学;2008年

2 徐延宁;虚拟样机建模技术与协同装配方法研究[D];山东大学;2006年

相关硕士学位论文 前3条

1 张继云;过山车动力学建模与仿真[D];华南理工大学;2013年

2 于泽涛;基于虚拟样机技术的过山车仿真研究[D];大连理工大学;2009年

3 诸源;特种设备使用环节安全监察模式研究[D];上海交通大学;2007年

本文编号：2667923