本文關(guān)鍵詞：基于ANSYS的塔式起重機(jī)關(guān)鍵結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及運(yùn)行可靠性分析

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【摘要】：塔式起重機(jī)在高層建筑施工中得到廣泛運(yùn)用,但塔式起重機(jī)安全事故依然較多,給人民的生命財(cái)產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)帶了很大的危害,所以有必要對塔式起重機(jī)運(yùn)行的安全可靠性進(jìn)行分析評估。采用有限元仿真對機(jī)械設(shè)備進(jìn)行分析計(jì)算可以有效降低分析成本,減短設(shè)計(jì)時間,在工程中得到了廣泛運(yùn)用。本論文以QTZ63 (5510)塔式起重機(jī)為研究分析對象,首先介紹了有限元的基本理論和ANSYS軟件,并運(yùn)用該軟件對塔機(jī)進(jìn)行了結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度、屈曲穩(wěn)定性和疲勞壽命和地震響應(yīng)分析,對該設(shè)備安全性、可靠性進(jìn)行了評估,為改進(jìn)設(shè)計(jì)提供依據(jù),也為同類機(jī)械裝備可靠性分析提供參考。主要內(nèi)容如下：(1)建立塔機(jī)有限元模型。對塔機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡化,利用ANSYS Workbench中的Design Modeler采用自底向上的建模方式進(jìn)行幾何建模,將實(shí)體結(jié)構(gòu)的型鋼進(jìn)行抽殼,使用殼單元進(jìn)行模擬。然后賦予模型單元類型、材料屬性,進(jìn)行聯(lián)接單元處理和網(wǎng)格劃分,生成塔式起重機(jī)三維有限元模型。(2)選擇塔式起重機(jī)六種典型工況進(jìn)行靜力學(xué)分析,得到六種工況下的塔式起重機(jī)的應(yīng)力云圖和位移云圖,找到塔機(jī)最大應(yīng)力位置和最大變形量,并進(jìn)行了強(qiáng)度和剛度校核,得出塔機(jī)剛度和強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求并有一定改進(jìn)空間的結(jié)論,對改進(jìn)塔機(jī)設(shè)計(jì)提出了建議。(3)進(jìn)行了疲勞分析和線性屈曲分析。依據(jù)線性疲勞累積損傷理論,采用集成于ANSYS Workbench環(huán)境中ANSYS nCode進(jìn)行了塔機(jī)的疲勞壽命分析,根據(jù)各種工況的在實(shí)際中的比例,得出塔機(jī)疲勞壽命滿足設(shè)計(jì)要求的結(jié)論。進(jìn)行了線性屈曲分析,得到了塔式起重機(jī)的臨界屈曲載荷。(4)進(jìn)行了地震響應(yīng)譜分析。通過對靜力學(xué)模型進(jìn)行必要的簡化,去除了靜力學(xué)模型中的風(fēng)載荷,利用ANSYS軟件的動力學(xué)模塊,進(jìn)行模態(tài)分析,計(jì)算出前25階固有頻率和各階振型圖。在結(jié)構(gòu)模態(tài)分析和地震譜的基礎(chǔ)上,按照模型整體坐標(biāo)系下X、Y、Z三個坐標(biāo)軸方向進(jìn)行施加激勵源,得到三個方向的變形云圖和應(yīng)力云圖,進(jìn)行強(qiáng)度和剛度校核,得出塔吊在I類場地7級地震烈度下不會發(fā)生斷裂或失效破壞的結(jié)論。最后對本文的不足之處進(jìn)行了分析。
【關(guān)鍵詞】：塔式起重機(jī) 有限元 ANSYS 可靠性 地震響應(yīng)
【學(xué)位授予單位】：河南工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TH213.3
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-17
• 1.1 塔式起重機(jī)發(fā)展概況和發(fā)展趨勢9-12
• 1.1.1 塔式起重機(jī)發(fā)展概況9-11
• 1.1.2 塔式起重機(jī)發(fā)展趨勢11-12
• 1.2 課題研究的背景和意義12-14
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-15
• 1.4 課題的主要工作15-17
• 2 有限元分析法與有限元軟件介紹17-23
• 2.1 有限元法簡介17-20
• 2.1.1 有限元法的形成和發(fā)展17-18
• 2.1.2 有限元法的優(yōu)點(diǎn)18
• 2.1.3 有限元法分析的基本步驟18-19
• 2.1.4 軟件上有限元法的實(shí)現(xiàn)19-20
• 2.2 有限元分析軟件簡介20-21
• 2.3 分析軟件的選擇21-23
• 3 塔式起重機(jī)模型建立及靜力學(xué)分析23-39
• 3.1 QTZ63(5510)塔式起重機(jī)基本情況23-25
• 3.1.1 塔機(jī)結(jié)構(gòu)簡介23
• 3.1.2 主要技術(shù)性能23-24
• 3.1.3 起重性能曲線24-25
• 3.2 塔式起重機(jī)有限元模型建立25-30
• 3.2.1 模型簡化26-27
• 3.2.2 材料參數(shù)設(shè)定27
• 3.2.3 單元類型選擇27-29
• 3.2.4 聯(lián)接單元處理29-30
• 3.3 網(wǎng)格劃分30-31
• 3.4 結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度分析31-38
• 3.4.1 加載及約束條件31-32
• 3.4.2 典型工況的選取與分析32-38
• 3.5 本章小結(jié)38-39
• 4 塔式起重機(jī)疲勞分析與屈曲穩(wěn)定性分析39-49
• 4.1 疲勞分析39-45
• 4.1.1 疲勞的基本概念39-40
• 4.1.2 疲勞累積損傷理論40-41
• 4.1.3 對塔機(jī)進(jìn)行疲勞分析的意義41
• 4.1.4 疲勞分析過程41-45
• 4.2 線性屈曲穩(wěn)定性分析45-47
• 4.2.1 基本概念45-46
• 4.2.2 分析的基本過程及結(jié)果46-47
• 4.3 本章小結(jié)47-49
• 5 塔式起重機(jī)地震響應(yīng)分析49-65
• 5.1 分析的目的和基本方法49
• 5.2 地震簡介49-50
• 5.3 結(jié)構(gòu)抗震研究發(fā)展概況50-51
• 5.4 地震作用譜分析的計(jì)算原理51-53
• 5.4.1 塔機(jī)模態(tài)分析基礎(chǔ)理論51-52
• 5.4.2 振型分解反應(yīng)譜法52-53
• 5.5 塔式起重機(jī)模態(tài)分析53-59
• 5.6 塔式起重機(jī)地震譜分析59-64
• 5.7 本章小結(jié)64-65
• 結(jié)論與展望65-67
• 參考文獻(xiàn)67-72
• 致謝72

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：824812