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门座式起重机组合臂架动力学分析及数值模拟

作　者: 任鹏
导　师: 卫良保
学　校: 太原科技大学
专　业: 机械工程
关键词: 门座起重机组合臂架有限元法模态综合法 MATLAB 动力学分析
分类号: TH213.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
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内容摘要

随着物流行业的快速发展，由于更加注重效率，因此对于港口机械的要求也变的越来越高。对于港口装卸机械的设计方法在过去主要使用静态设计的方法。由于港口机械的相关设计方法仍需要不停地来改进，以满足港口机械能够更加注重功能、经济、可靠和安全等方向发展。在港口机械的设计过程中，采用更加优化的动力学分析，总结出对港口性能相关的指标，以此来改善其工作性能，因此若能研究出对相关问题的研究方法就显得尤为重要。对于大型的机械结构，由于结构较复杂，结合已经成熟的方法，通过MATLAB进行相关计算并模拟仿真出相关结果，能较快且准确直观的得到问题的研究方法。本文以80t门座式起重机组合臂架为研究对象，首先分析了组合臂架结构的几何特点，根据有限元法建立了组合臂架的有限元数学模型。以此模型为依托，对组合臂架进行了动力学分析和模态分析。并特别讨论了在动力学研究中，组合臂架进行起升动力响应分析时，由于不同幅度起升造成结构的变化而引起的变化规律以及变幅过程中对组合臂架的模态特性的影响等相关问题，总结出解决相关问题的理论方法，并通过MATLAB编程计算，模拟仿真出相关结果。最后得到组合臂架的动力学分析和模态分析的结果，为门座起重机组合臂架的动力学研究提供了相关参考。

全文目录

中文摘要  5-6
ABSTRACT  6-9
第一章引言  9-19
  1.1 门座起重机的介绍  9-11
  1.2 数值模拟方法概述  11-12
  1.3 软件平台的选择  12-14
  1.4 课题的目的和意义  14-15
  1.5 国内外的相关研究现状  15-16
  1.6 课题的研究方向  16-19
第二章组合臂架有限元数学模型建立  19-35
  2.1 有限元方法概述  19-26
    2.1.1 有限单元法的产生与发展  19-20
    2.1.2 动态分析有限元法  20-21
    2.1.3 振动方程的建立  21
    2.1.4 单元质量、阻尼、刚阵计算  21-23
    2.1.5 结构无阻尼自由振动计算  23-25
    2.1.6 特征值问题的解法  25-26
    2.1.7 动力响应的计算  26
  2.2 组合臂架有限元模型  26-34
    2.2.1 臂架截面结算  27-28
    2.2.2 空间梁单元的非线性平衡方程  28-32
    2.2.3 局部坐标系与整体坐标系的转换关系  32-34
  2.3 小结  34-35
第三章组合臂架几何位置关系分析  35-39
  3.1 组合臂架几何关系  35-37
  3.2 小结  37-39
第四章组合臂架动力学分析及研究结果  39-49
  4.1 起升动力学分析  39-40
    4.1.1 离地起升  39-40
    4.1.2 下降制动  40
  4.2 数值求解  40-44
    4.2.1 Wilson-θ法概述  41-42
    4.2.2 Wilson-θ法的计算过程  42-44
  4.3 计算结果分析  44-47
    4.3.1 起升工况分析  44-45
    4.3.2 制动工况的分析  45-47
  4.4 小结  47-49
第五章组合臂架模态分析及研究结果  49-63
  5.1 模态综合法概述  49-51
  5.2 模态综合法过程  51-55
  5.3 组合臂架结构的模态特性的动态分析  55-57
  5.4 计算结果分析  57-61
  5.5 小结  61-63
第六章结论与研究展望  63-65
  6.1 研究总结  63
  6.2 缺点与展望  63-65
参考文献  65-69
致谢  69-71
攻读硕士学位期间发表论文情况  71-72

门座式起重机组合臂架动力学分析及数值模拟

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