發(fā)布時間：2017-09-02 21:07

  本文關(guān)鍵詞：橋門式起重機(jī)蒙皮式主梁結(jié)構(gòu)性能分析

  更多相關(guān)文章： 輕量化設(shè)計 蒙皮效應(yīng) 門式起重機(jī) 靈敏度分析 動態(tài)優(yōu)化設(shè)計 屈曲分析

【摘要】：目前,橋門式起重機(jī)是使用量最大的起重設(shè)備,對其實現(xiàn)輕量化設(shè)計非常有必要。常規(guī)箱形結(jié)構(gòu)門式起重機(jī)的優(yōu)化設(shè)計通常以主梁、支腿及上下橫梁截面尺寸為優(yōu)化設(shè)計變量。目前的研究文獻(xiàn)中盡管選用了各種各樣的優(yōu)化方法,但受其結(jié)構(gòu)形式所限,各種優(yōu)化方法中結(jié)構(gòu)自重的減輕不會有太大的突破。本文借鑒飛機(jī)機(jī)翼及鋼結(jié)構(gòu)建筑蒙皮效應(yīng),提出一種新型門式起重機(jī)結(jié)構(gòu),探討從結(jié)構(gòu)上對其實現(xiàn)輕量化設(shè)計本文以某額定起重量50t、跨度26m的帶懸臂門式起重機(jī)為例,主梁采用蒙皮結(jié)構(gòu),支腿、上橫梁及下橫梁采用常規(guī)板式結(jié)構(gòu),利用有限元軟件ANSYS對其進(jìn)行分析及優(yōu)化。其中,板結(jié)構(gòu)采用ANSYS中的板殼單元shell63模擬,桁架結(jié)構(gòu)采用梁單元beam4模擬,起重小車、吊重等集中質(zhì)量用質(zhì)量單元nass21模擬。新型蒙皮主梁結(jié)構(gòu)主要采用薄壁箱形結(jié)構(gòu)和桁架結(jié)構(gòu)相結(jié)合的方式連接。在ANSYS中建立蒙皮結(jié)構(gòu)主梁門式起重機(jī)和普通箱形結(jié)構(gòu)門式起重機(jī)模型。通過有限元分析結(jié)果,探討兩種模型在強度、剛度等靜態(tài)性能方面的優(yōu)劣并得出新型結(jié)構(gòu)的可行性。相對普通箱形梁整機(jī)結(jié)構(gòu),蒙皮結(jié)構(gòu)箱形梁整機(jī)結(jié)構(gòu)的自重減少了11.3%,節(jié)省鋼材約6.4t。對蒙皮結(jié)構(gòu)主梁起重機(jī)進(jìn)行靜態(tài)和動態(tài)分析,首先計算門機(jī)在各個工況下的強度和剛度,然后再進(jìn)行模態(tài)分析和諧響應(yīng)分析,提取關(guān)鍵頻率值,蒙皮結(jié)構(gòu)門機(jī)系統(tǒng)在垂直方向的固有頻率為3.978Hz,在推薦值2Hz-4Hz內(nèi),動態(tài)剛度滿足要求。最后分析蒙皮厚度、弦桿長細(xì)比和腹桿體系對結(jié)構(gòu)的影響,從而為蒙皮結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計提供依據(jù)。根據(jù)計算分析結(jié)果,建議當(dāng)載荷為20t以下時采用無豎桿結(jié)構(gòu)形式,當(dāng)載荷為20t到50t時,采用帶豎桿形式,當(dāng)載荷為50t以上時采用帶豎桿及次豎桿形式。靈敏度分析通過ANSYS軟件來實現(xiàn),此過程即可確定對優(yōu)化目標(biāo)影響比較大的幾何參數(shù),并將他們選取為設(shè)計變量,以結(jié)構(gòu)的質(zhì)量為目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計,將優(yōu)化后的方案與優(yōu)化前進(jìn)行分析對比,優(yōu)化后結(jié)構(gòu)質(zhì)量比原蒙皮式主梁設(shè)計結(jié)構(gòu)減輕了12.06t,減少鋼材達(dá)18.37%,實現(xiàn)了輕量化設(shè)計,降低了制造成本。對優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)進(jìn)行特征值屈曲分析,選取主梁跨中腹板區(qū)格建立有限元模型進(jìn)行屈曲分析,得出屈曲放大系數(shù),取一階屈曲載荷放大系數(shù),則該情況下蒙皮薄板失穩(wěn)的臨界載荷為104.8MPa,同時分析了影響主梁蒙皮薄板屈曲載荷的因素。
【關(guān)鍵詞】：輕量化設(shè)計 蒙皮效應(yīng) 門式起重機(jī) 靈敏度分析 動態(tài)優(yōu)化設(shè)計 屈曲分析
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TH213.5
【目錄】：

• 中文摘要6-7
• abstract7-11
• 第1章 緒論11-17
• 1.1 蒙皮結(jié)構(gòu)研究發(fā)展現(xiàn)狀11
• 1.1.1 蒙皮結(jié)構(gòu)國外發(fā)展現(xiàn)狀11
• 1.1.2 蒙皮結(jié)構(gòu)國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀11
• 1.2 蒙皮效應(yīng)11-12
• 1.3 本論文研究的意義及背景12-14
• 1.4 起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計方法14-15
• 1.4.1 有限元方法14
• 1.4.2 優(yōu)化設(shè)計14-15
• 1.4.3 穩(wěn)定性分析15
• 1.5 論文主要研究的內(nèi)容15-16
• 1.6 本章小結(jié)16-17
• 第2章 門式起重機(jī)主梁蒙皮結(jié)構(gòu)的設(shè)計17-31
• 2.1 有限元法基本理論17-18
• 2.1.1 有限元法的基本思想17
• 2.1.2 有限單元法的基本分析過程17-18
• 2.2 有限元分析軟件ANSYS簡介18-20
• 2.2.1 ANSYS軟件程序架構(gòu)18
• 2.2.2 ANSYS軟件的組成18-19
• 2.2.3 參數(shù)化設(shè)計語言APDL簡介19-20
• 2.3 門式起重機(jī)基本參數(shù)20
• 2.4 門式起重機(jī)主梁蒙皮結(jié)構(gòu)的設(shè)計20-23
• 2.4.1 門式起重機(jī)主梁蒙皮面的生成20-21
• 2.4.2 門式起重機(jī)主梁蒙皮結(jié)構(gòu)的幾何模型21-22
• 2.4.3 門式起重機(jī)主梁蒙皮結(jié)構(gòu)的參數(shù)設(shè)計22-23
• 2.5 傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)與蒙皮結(jié)構(gòu)主梁起重機(jī)有限元分析23-30
• 2.5.1 建立門機(jī)有限元模型23-24
• 2.5.2 有限元計算結(jié)果24-29
• 2.5.3 自重比較29-30
• 2.6 本章小結(jié)30-31
• 第3章 蒙皮結(jié)構(gòu)主梁起重機(jī)結(jié)構(gòu)力學(xué)性能分析31-50
• 3.1 門式起重機(jī)蒙皮結(jié)構(gòu)靜態(tài)分析31-36
• 3.1.1 載荷組合32-33
• 3.1.2 有限元計算結(jié)果33-36
• 3.2 門式起重機(jī)蒙皮結(jié)構(gòu)系統(tǒng)模態(tài)分析36-40
• 3.2.1 模態(tài)分析概述36-37
• 3.2.2 模態(tài)分析過程及方法37
• 3.2.3 模態(tài)分析結(jié)果37-40
• 3.3 門式起重機(jī)蒙皮結(jié)構(gòu)系統(tǒng)諧響應(yīng)分析40-41
• 3.3.1 諧響應(yīng)分析簡介40
• 3.3.2 諧響應(yīng)分析結(jié)果40-41
• 3.4 門式起重機(jī)蒙皮結(jié)構(gòu)系統(tǒng)參數(shù)分析41-49
• 3.4.1 蒙皮板厚度對結(jié)構(gòu)的影響41-42
• 3.4.2 桁架桿件長細(xì)比對結(jié)構(gòu)的影響42-44
• 3.4.3 桁架的腹桿體系對結(jié)構(gòu)的影響44-49
• 3.5 本章小結(jié)49-50
• 第4章 蒙皮式門式起重機(jī)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)動態(tài)優(yōu)化設(shè)計50-65
• 4.1 ANSYS優(yōu)化設(shè)計50
• 4.2 動態(tài)優(yōu)化設(shè)計50-52
• 4.2.1 動態(tài)優(yōu)化設(shè)計基本內(nèi)容50-51
• 4.2.2 動態(tài)優(yōu)化設(shè)計建模方法51-52
• 4.2.3 動態(tài)優(yōu)化設(shè)計的數(shù)學(xué)模型52
• 4.3 靈敏度分析52-54
• 4.4 蒙皮式門式起重機(jī)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)動態(tài)優(yōu)化設(shè)計54-57
• 4.4.1 結(jié)構(gòu)系統(tǒng)動態(tài)優(yōu)化設(shè)計數(shù)學(xué)模型54-55
• 4.4.2 結(jié)構(gòu)系統(tǒng)動態(tài)優(yōu)化設(shè)計結(jié)果分析55-57
• 4.5 主梁蒙皮板屈曲分析57-64
• 4.5.1 薄板穩(wěn)定理論57-58
• 4.5.2 主梁蒙皮板彈性屈曲分析有限元模型58-59
• 4.5.3 主梁蒙皮板彈性屈曲結(jié)果分析59-60
• 4.5.4 主梁蒙皮板屈曲穩(wěn)定因素探討60-64
• 4.6 本章小結(jié)64-65
• 結(jié)論與展望65-67
• 致謝67-68
• 參考文獻(xiàn)68-71
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及科研成果71

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 劉淑香;于蘭峰;王洪欣;;集裝箱龍門起重機(jī)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)動態(tài)優(yōu)化設(shè)計[J];機(jī)械設(shè)計與制造;2009年05期

2 于蘭峰;王金諾;;塔式起重機(jī)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)動態(tài)優(yōu)化設(shè)計[J];西南交通大學(xué)學(xué)報;2007年02期

3 趙滇生;何剡江;徐衛(wèi)敏;;鋼框架中蒙皮效應(yīng)的若干影響因素[J];浙江工業(yè)大學(xué)學(xué)報;2008年03期

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 胡太彬;隨機(jī)結(jié)構(gòu)動力分析與動力可靠性優(yōu)化設(shè)計[D];西安電子科技大學(xué);2005年

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本文編號：780877