【摘要】：異形高聳專用塔機是由中國建筑科學(xué)研究院建筑機械化研究分院設(shè)計并投入試制的一種新型起重升降綜合裝備。其主要施工對象為火電廠冷卻塔、高速公路索塔、煙囪等垂直高度大、外形不規(guī)則的建筑,用以解決普通塔機在此類建筑施工中存在的設(shè)備利用率低、工作半徑局限等問題。由于新結(jié)構(gòu)的塔身標準節(jié)省去了端面斜腹桿,且施工平橋的爬升會使整機的迎風面積變的很大,這就使得塔機在瞬態(tài)力的作用下容易引起較大的沖擊振動,影響到工作穩(wěn)定性。本文以復(fù)雜動載荷作用下的結(jié)構(gòu)響應(yīng)情況和穩(wěn)定性為主要研究內(nèi)容,對異形塔機進行了有限元分析和優(yōu)化設(shè)計。在分析異形高聳塔機主要結(jié)構(gòu)組成和功能特點的基礎(chǔ)上,利用APDL語言對金屬結(jié)構(gòu)進行了參數(shù)化建模。基于此模型,對異形塔機進行了不利工況下的靜力分析,同時完成了模態(tài)分析及諧響應(yīng)分析。針對風載荷中的脈動成分,采用線性濾波法對不同高度處的風速時程進行模擬,并將結(jié)果導(dǎo)入ANSYS中進行瞬態(tài)動力學(xué)分析,探究其產(chǎn)生的振動效果以及對塔機強度和穩(wěn)定性的影響。此外,通過等效慣性矩法把塔身格構(gòu)式結(jié)構(gòu)等效為實腹式結(jié)構(gòu),計算出塔身不同高度時的屈曲臨界載荷,并與ANSYS非線性分析得到的結(jié)果進行比較,得出較為可靠的異形塔機極限載荷值。以異形塔機關(guān)鍵模態(tài)頻率最大、動載系數(shù)最小、質(zhì)量最輕為設(shè)計目標,構(gòu)建i SIGHT與ANSYS多目標聯(lián)合優(yōu)化平臺。通過ANSYS中的靈敏度分析,確定響應(yīng)值較大的結(jié)構(gòu)參數(shù)為設(shè)計變量。優(yōu)化過程采用非支配排序遺傳算法(NSGA-II),最終得到Pareto非劣解集。優(yōu)化結(jié)果反應(yīng)出了各優(yōu)化目標之間的影響關(guān)系,為設(shè)計靜動態(tài)性能皆優(yōu)的起重機金屬結(jié)構(gòu)提供了參考。
[Abstract]:Special-shaped towering tower crane is a new type of lifting and lifting comprehensive equipment designed and trial-produced by the Research Institute of Building Mechanization of the Chinese Academy of Architectural Sciences. The main construction object is the cooling tower of thermal power plant, highway cable tower, chimney and other buildings with large vertical height and irregular shape, which is used to solve the problems of low utilization ratio of equipment and limitation of working radius of common tower crane in this kind of building construction. Because the standard of tower body of the new structure saves the end face inclined web bar, and the climbing of the construction flat bridge will make the upwind area of the whole machine become very large, this makes the tower crane easily cause larger shock vibration under the action of transient force and affect the working stability. In this paper, the structural response and stability under complex dynamic loads are taken as the main research contents, and the finite element analysis and optimization design of the special-shaped tower crane are carried out. Based on the analysis of the main structure and function characteristics of the special-shaped towering tower crane, the parameterized modeling of metal structure was carried out by using APDL language. Based on this model, the static analysis of special-shaped tower crane under unfavorable working conditions is carried out, and the modal analysis and harmonic response analysis are completed at the same time. According to the fluctuating components of wind load, the linear filtering method is used to simulate the wind speed time history at different heights, and the results are introduced into ANSYS for transient dynamic analysis. The vibration effect and the influence on the strength and stability of tower crane were investigated. In addition, the lattice structure of the tower is equivalent to the full-web structure by the method of equivalent moment of inertia, and the buckling critical load at different heights of the tower is calculated and compared with the results obtained by ANSYS nonlinear analysis. A more reliable limit load value of special-shaped tower crane is obtained. The optimization platform of I SIGHT and ANSYS is constructed with the maximum key mode frequency, the smallest dynamic load coefficient and the lightest mass as the design goal. Through the sensitivity analysis in ANSYS, the structural parameters with large response value are determined as design variables. In the optimization process, the non-dominated sorting genetic algorithm (NSGA-II) is used to obtain the Pareto noninferior solution set. The optimization results reflect the relationship between the optimization objectives and provide a reference for the design of crane metal structures with excellent static and dynamic performance.
【學(xué)位授予單位】：西安建筑科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TH213.3

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本文編號：2216833