【摘要】：起重機在工作過程中的動力學(xué)響應(yīng)問題是起重機動力學(xué)研究的一項重要課題。隨著機械工程的迅速發(fā)展,龍門起重機的需求不斷增長,其在工作過程中產(chǎn)生的振動問題成為一個不容忽視的問題。國內(nèi)外關(guān)于龍門起重機動力學(xué)問題方面的研究雖然已經(jīng)做了很多工作,但是結(jié)合梁理論進行起重機動力學(xué)方面的研究較少,在這些方面還有很多問題亟待進一步研究。 本文以龍門起重機為研究對象,分別基于Euler-Bernoulli梁理論和Timoshenko粱理論,結(jié)合結(jié)構(gòu)振動力學(xué)、數(shù)值分析方法及有限元法等相關(guān)理論,系統(tǒng)地研究了主梁-小車耦合振動系統(tǒng)以及門架-小車-吊重耦合振動系統(tǒng)的振動特性。同時,借助于動力學(xué)仿真軟件,對起重機進行了動力學(xué)仿真分析。研究的主要內(nèi)容包括： (1)基于Euler-Bernoulli梁理論,忽略梁的橫向剪切變形,建立龍門起重機主梁-小車的耦合系統(tǒng)振動模型,并推導(dǎo)出系統(tǒng)的耦合振動微分方程,利用數(shù)值方法進行求解,并得出了主梁與小車耦合系統(tǒng)的固有頻率隨小車在主梁上的相對位置改變的變化規(guī)律。 (2)根據(jù)Lagrange方程建立了小車吊重系統(tǒng)的動力學(xué)方程,對影響吊重偏擺的因素進行了分析。根據(jù)龍門起重機實際工作情況建立了龍門起重機門架-小車-吊重系統(tǒng)的耦合振動模型�？紤]梁的剪切變形和轉(zhuǎn)動效應(yīng),基于Timoshenko梁理論建立耦合振動系統(tǒng)微分方程。通過有限元法得到龍門起重機結(jié)構(gòu)所需的各階模態(tài),并將其代入系統(tǒng)的耦合振動方程,并運用數(shù)值方法得到耦合系統(tǒng)振動微分方程的數(shù)值解,并分析了耦合振動系統(tǒng)的振動特性。 (3)運用CAD軟件SolidWorks建立龍門起重機的三維實體模型,并通過導(dǎo)入有限元分析軟件ALGOR,對龍門起重機作了動力學(xué)仿真分析,得到了小車處于主梁不同的位置時整個結(jié)構(gòu)的固有頻率和振型,并對結(jié)果進行了分析。同時,將實體建模與梁單元建模的結(jié)果進行了對比分析。通過ALGOR非線性材料運動仿真分析,進行了龍門起重機的剛?cè)狁詈线\動仿真分析,得出了小車運動時主梁的響應(yīng)。
[Abstract]:The dynamic response of crane in the working process is an important subject in the research of crane dynamics. With the rapid development of mechanical engineering, the demand of gantry crane is increasing, and the vibration of gantry crane has become a problem that can not be ignored. Although much work has been done on the dynamics of gantry cranes at home and abroad, there are few researches on crane dynamics based on beam theory, and there are still many problems to be further studied. This paper takes gantry crane as the research object, based on Euler-Bernoulli beam theory and Timoshenko beam theory, combined with structural vibration dynamics, numerical analysis method and finite element method and other related theories. The vibration characteristics of the coupling vibration system between the main beam and the trolley and the gantry-trolley-crane coupling vibration system are systematically studied in this paper. At the same time, with the help of dynamic simulation software, the dynamic simulation analysis of crane is carried out. The main contents are as follows: (1) based on the Euler-Bernoulli beam theory and ignoring the transverse shear deformation of the beam, the vibration model of the coupling system between the main girder and the trolley of the gantry crane is established, and the differential equation of the coupling vibration of the system is derived. The numerical method is used to solve the problem, and the variation of the natural frequency of the coupling system between the main beam and the trolley with the relative position of the vehicle on the main beam is obtained. (2) based on the Lagrange equation, the dynamic equations of the lifting system are established, and the factors affecting the lifting deflection are analyzed. The coupled vibration model of gantry crane gantry-trolley-crane system is established according to the actual working conditions of gantry crane. Considering the shear deformation and rotational effect of beam, the differential equation of coupled vibration system is established based on Timoshenko beam theory. The modes of gantry crane structure are obtained by finite element method, and the coupled vibration equation of the system is replaced by the finite element method. The numerical solution of the differential equation of vibration of the coupled system is obtained by using the numerical method. The vibration characteristics of the coupled vibration system are analyzed. (3) the three-dimensional solid model of gantry crane is established by using CAD software SolidWorks, and the dynamic simulation analysis of gantry crane is made by introducing the finite element analysis software ALGOR,. The natural frequencies and modes of the whole structure are obtained when the car is in different positions of the main beam, and the results are analyzed. At the same time, the results of solid modeling and beam element modeling are compared and analyzed. The rigid-flexible coupling motion of gantry crane is simulated by ALGOR nonlinear material motion simulation, and the response of the main beam is obtained when the trolley is moving.
【學(xué)位授予單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：TH213.5

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 彭獻;劉子建;洪家旺;;勻變速移動質(zhì)量與簡支梁耦合系統(tǒng)的振動分析[J];工程力學(xué);2006年06期

2 王述真;胡吉全;張春茂;;大型龍門起重機主梁起升動態(tài)特性研究[J];港口裝卸;2009年01期

3 趙青,雍曉紅;移動車輛荷載作用下梁橋的強迫振動分析[J];合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2004年10期

4 任成高;寧朝陽;楊紅;;基于Algor的C型門吊有限元分析[J];機電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新;2008年05期

5 李彬;劉錦陽;洪嘉振;;計及剪切變形的Timoshenko梁的剛-柔耦合動力學(xué)[J];計算力學(xué)學(xué)報;2006年04期

6 吳曉;鐘斌;張則強;;小車吊重系統(tǒng)擺振動力學(xué)模型及仿真[J];計算機仿真;2007年11期

7 趙曉華;張謝東;陳湛;梅宇;;移動車輛荷載作用下簡支箱梁動力特性的數(shù)值分析[J];武漢理工大學(xué)學(xué)報(交通科學(xué)與工程版);2011年02期

8 蘇晴;盧耀祖;張氫;;岸邊集裝箱起重機上部結(jié)構(gòu)非線性耦合動力分析方法[J];機械設(shè)計;2008年03期

9 汪軍;沈姣;;橋式起重機吊重隨小車運行時的擺動仿真[J];機械研究與應(yīng)用;2010年06期

10 梁承姬;王重華;梁崗;;港口集裝箱起重機虛擬操作訓(xùn)練系統(tǒng)的小車—吊重運動模型研究[J];起重運輸機械;2005年12期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 劉攀;梁—質(zhì)量塊系統(tǒng)的動力學(xué)行為研究[D];華中科技大學(xué);2008年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前9條

1 張歡;基于虛擬樣機的大型船用甲板起重機結(jié)構(gòu)動力學(xué)仿真研究[D];武漢理工大學(xué);2011年

2 郭永娟;起重機吊重偏擺系統(tǒng)的動力學(xué)仿真與控制研究[D];東北林業(yè)大學(xué);2011年

3 楊丹;軌道集裝箱龍門起重機結(jié)構(gòu)運動數(shù)值仿真及動力學(xué)分析[D];武漢理工大學(xué);2006年

4 錢光浩;基于ANSYS的龍門起重機門架結(jié)構(gòu)動態(tài)設(shè)計與優(yōu)化研究[D];武漢理工大學(xué);2008年

5 肖建軍;基于虛擬樣機的門式起重機動力學(xué)仿真研究[D];西南交通大學(xué);2008年

6 張寧;移動車輛荷載作用下橋梁豎向隨機振動分析[D];西南交通大學(xué);2010年

7 孫建銳;基于剛?cè)狁詈夏Ｐ偷拈T座起重機動力學(xué)仿真研究[D];武漢理工大學(xué);2010年

8 肖博;柔性懸掛對門式起重機動力響應(yīng)影響的研究[D];武漢理工大學(xué);2010年

9 游福賀;車—橋耦合系統(tǒng)的振動分析[D];湖南大學(xué);2010年

，

本文編號：2401469