發(fā)布時間：2018-06-28 09:05

  本文選題：冶金橋式起重機(jī) + 有限元分析　； 參考：《武漢科技大學(xué)》2011年碩士論文

【摘要】：隨著鋼鐵行業(yè)的迅速發(fā)展,冶金專用起重機(jī)的需求越來越大,對其結(jié)構(gòu)和性能要求也越來越高。冶金橋式起重機(jī)是鋼鐵廠最主要的設(shè)備之一,在其頻繁地使用過程中,其結(jié)構(gòu)強度、疲勞強度和可靠性水平均隨著使用年限的增加而降低。特別是,在循環(huán)的交變動載荷的作用下,起重機(jī)的金屬結(jié)構(gòu)可能出現(xiàn)裂紋并發(fā)生擴(kuò)展,最終導(dǎo)致起重機(jī)的金屬結(jié)構(gòu)的突然斷裂破壞。當(dāng)前,我國對起重機(jī)的報廢年限還缺乏強制性的標(biāo)準(zhǔn),且冶金專用起重機(jī)的造價較高,許多起重機(jī)已經(jīng)達(dá)到甚至超過了設(shè)計使用年限,卻仍然還在使用,造成了很大的安全隱患。因此,對服役周期長、負(fù)荷量大和使用頻率高的冶金橋式起重機(jī)進(jìn)行應(yīng)力測試、靜態(tài)特性、動態(tài)特性和疲勞壽命分析,顯得十分必要。 如果采用傳統(tǒng)的力學(xué)計算方法對起重機(jī)進(jìn)行研究,往往需要簡化或估計相關(guān)參數(shù),勢必造成計算結(jié)果的不準(zhǔn)確。為此,本文應(yīng)用ANSYS有限元分析軟件對200t×20m冶金橋式起重機(jī)的橋架結(jié)構(gòu)的靜態(tài)特性、動態(tài)特性(模態(tài)分析、諧響應(yīng)分析和瞬態(tài)分析)和疲勞壽命特性進(jìn)行模擬仿真與分析,以期為起重機(jī)的設(shè)計、制造、檢驗和管理提供有益的參考。通過對起重機(jī)橋架結(jié)構(gòu)進(jìn)行現(xiàn)場測試和靜態(tài)特性分析,對橋架結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分布狀態(tài)有了全面的了解,獲得了橋架結(jié)構(gòu)的危險部位的應(yīng)力水平和靜剛度等指標(biāo)。 通過對起重機(jī)橋架結(jié)構(gòu)進(jìn)行動態(tài)特性分析,編寫了模態(tài)分析、諧響應(yīng)分析和瞬態(tài)分析的ANSYS參數(shù)化設(shè)計語言(ANSYS Parameter Design Language,APDL)。通過模態(tài)分析,提取了起重機(jī)前10階固有頻率及其所對應(yīng)的振型圖,并進(jìn)行了動剛度校核;通過諧響應(yīng)分析,分析了起重機(jī)在受外界激勵作用時各階頻率下的變形情況;通過瞬態(tài)分析,獲得了起重機(jī)的小車在橋架跨中位置起吊鋼包時的動力響應(yīng),包括橋架(主梁)結(jié)構(gòu)跨中部位的Y向位移、Y向速度和Y向加速度的時間歷程曲線。 應(yīng)用有限元分析、損傷容限設(shè)計和斷裂力學(xué)對起重機(jī)進(jìn)行了疲勞壽命分析。根據(jù)Paris公式計算了起重機(jī)北主梁下蓋板的跨中部位的疲勞壽命,并討論了Paris公式中參數(shù)的改變對起重機(jī)疲勞壽命的影響。
[Abstract]:With the rapid development of iron and steel industry, the demand of metallurgical crane is increasing, and the requirements of its structure and performance are higher and higher. Metallurgical bridge crane is one of the most important equipment in iron and steel plant. During its frequent use, its structural strength, fatigue strength and reliability level decrease with the increase of service life. In particular, under the action of cyclic variable load, the metal structure of the crane may appear cracks and expand, and finally lead to the sudden fracture of the metal structure of the crane. Therefore, it is necessary to test the stress, static characteristics, dynamic characteristics and fatigue life of metallurgical bridge crane with long service cycle, high load and high frequency. If the traditional mechanical calculation method is used to study the crane, it is often necessary to simplify or estimate the relevant parameters, which will lead to the inaccuracy of the calculation results. In this paper, the static characteristics, dynamic characteristics (modal analysis, harmonic response analysis and transient analysis) and fatigue life characteristics of 200t 脳 20m metallurgical bridge crane are simulated and analyzed by ANSYS finite element analysis software. Through the field test and static characteristic analysis of the crane bridge structure, the stress distribution state of the bridge frame structure is fully understood, and the stress level and static stiffness of the dangerous part of the bridge frame structure are obtained. By analyzing the dynamic characteristics of crane bridge structure, the ANSYS Parameter Design language (ANSYS Parameter Design language APDL) is developed for modal analysis, harmonic response analysis and transient analysis. Through modal analysis, the first 10 natural frequencies of the crane and their corresponding mode shapes are extracted, and the dynamic stiffness check is carried out, and the deformation of the crane under external excitation is analyzed by harmonic response analysis. Through transient analysis, the dynamic response of the crane trolley to the ladle hoisting at the mid-span position of the bridge frame is obtained, including the time history curves of the Y-direction displacement and the Y-direction acceleration of the midspan of the bridge (main girder) structure. The fatigue life of crane was analyzed by finite element analysis, damage tolerance design and fracture mechanics. According to Paris formula, the fatigue life of the middle span of the lower cover plate of the north main girder of crane is calculated, and the influence of the parameters in Paris formula on the crane fatigue life is discussed.
【學(xué)位授予單位】：武漢科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號】：TH215

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本文編號：2077468