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HZS240混凝土搅拌站钢结构优化及动态特性研究

作　者: 汤艳玲
导　师: 周新祥
学　校: 辽宁科技大学
专　业: 工程力学
关键词: 搅拌站静力分析动态分析可靠性分析优化设计
分类号: TU642
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 25次
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内容摘要

随着我国城市化进程不断加快，预拌混凝土在全国大中型城市得到了快速发展及推广，作为预拌混凝土的专业生产设备，混凝土搅拌站在工程建设中发挥着越来越重要的作用，其安全可靠及经济性受到人们的高度重视。本论文就是在此背景下提出来的，具有一定的现实意义。本文以典型的HZS240型钢结构搅拌站为研究对象，结合实际工程项目，采用ANSYS有限元法对储料仓底架及搅拌站主楼框架进行静力性能分析、动力特性分析、可靠性分析及优化设计。首先，根据搅拌站钢结构在实际工作中的受力情况，设置相应的载荷和边界条件，计算出各不利工况组合下结构的内力分布情况及变形规律，分析结果表明搅拌站钢结构符合静强度、刚度要求，且有轻量化改进的空间。其次，通过对搅拌站钢结构的模态分析，可获得结构的各阶模态振型及固有频率，为从整体上考虑结构的动态特性提供理论依据。再次，对搅拌站主楼框架结构进行谐响应分析，确定结构在几种频率下的响应，找到“峰值”响应所对应的频率，并对该频率对应的简谐荷载作用下，结构的变形及内力分布特点进行研究。然后，运用有限元软件中的PDS模块对搅拌站钢结构进行动力可靠性分析，确定各构件截面尺寸参数及材料性能参数对结构整体性能的影响程度，避免结构尺寸安全裕度过高所带来的不经济性。最后，在结构静态、动态以及可靠性分析的基础上，以部分构件截面尺寸作为设计变量，以结构轻量化为设计目标，在满足强度、刚度情况下，建立结构的尺寸优化模型，得到结构轻量化的设计方案，并通过对设计结果的校核验证了设计方案的正确性和优化方法的有效性。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
1. 绪论  10-16
  1.1 HZS240 型混凝土搅拌站概况  10-13
    1.1.1 搅拌站简况  10-12
    1.1.2 钢结构搅拌站的特点  12-13
  1.2 课题的提出及研究意义  13-14
  1.3 主要研究内容及方法  14-15
  1.4 本章小结  15-16
2. 研究的理论基础  16-19
  2.1 有限元法的基本理论和应用  16-17
    2.1.1 有限元法的提出与应用  16
    2.1.2 有限元法的基本理论思想  16
    2.1.3 有限元法的解题步骤  16-17
  2.2 钢结构设计计算方法  17-18
  2.3 本章小结  18-19
3. 钢结构搅拌站的静力性能分析  19-38
  3.1 静力分析简介  19
  3.2 300t 储料仓底架的静力性能分析  19-27
    3.2.1 储料仓底架的计算参数  19
    3.2.2 储料仓底架的有限元模型  19-21
    3.2.3 荷载分析  21-23
    3.2.4 荷载工况组合形式  23
    3.2.5 应力结果分析  23-26
    3.2.6 位移结果分析  26-27
  3.3 搅拌站主楼框架的静力性能分析  27-37
    3.3.1 主楼框架的计算参数  27-28
    3.3.2 主楼框架的有限元模型  28-30
    3.3.3 荷载分析  30-32
    3.3.4 载荷工况组合形式  32-33
    3.3.5 应力结果分析  33-36
    3.3.6 位移结果分析  36-37
  3.4 本章小结  37-38
4. 钢结构搅拌站的动态特性分析  38-53
  4.1 动态特性分析简介  38-39
    4.1.1 动力分析概述  38
    4.1.2 动力分析理论  38-39
  4.2 300t 储料仓底架的模态分析  39-43
    4.2.1 模态分析的有限元模型及约束条件  39-40
    4.2.2 模态分析的结果  40-43
  4.3 搅拌站主楼框架的模态分析  43-48
    4.3.1 模态分析的有限元模型及约束条件  44
    4.3.2 模态分析结果  44-48
  4.4 搅拌站主楼框架的谐响应分析  48-52
    4.4.1 引言  48
    4.4.2 谐响应分析的有限元模型及荷载分析  48-49
    4.4.3 谐响应结果分析  49-52
  4.5 本章小结  52-53
5. 钢结构搅拌站的可靠性分析  53-67
  5.1 可靠性 PDS 分析简介  53
    5.1.1 引言  53
    5.1.2 可靠性分析理论基础  53
  5.2 300t 储料仓底架 PDS 分析  53-59
    5.2.1 创建分析文件  53-54
    5.2.2 声明随机输入和输出参数  54-56
    5.2.3 选择概率设计方法  56
    5.2.4 结果分析  56-59
  5.3 搅拌站主楼框架 PDS 分析  59-66
    5.3.1 创建分析文件  59-60
    5.3.2 声明随机输入和输出变量参数  60-62
    5.3.3 选择概率设计方法  62-63
    5.3.4 结果分析  63-66
  5.4 本章小结  66-67
6. 钢结构搅拌站的优化设计  67-78
  6.1 优化设计简介  67-68
    6.1.1 优化概述  67
    6.1.2 ANSYS 的优化设计模型  67-68
    6.1.3 ANSYS 的优化设计流程  68
  6.2 300t 储料仓底架的优化设计  68-73
    6.2.1 储料仓底架优化数学模型的建立  68-69
    6.2.2 储料仓底架优化设计过程  69-70
    6.2.3 优化结果分析与验证  70-73
  6.3 搅拌站主楼框架的优化设计  73-77
    6.3.1 主楼框架优化数学模型的建立  73
    6.3.2 主楼框架优化设计过程  73-74
    6.3.3 优化结果分析与验证  74-77
  6.4 本章小结  77-78
7. 结论与展望  78-80
  7.1 结论  78-79
  7.2 展望  79-80
参考文献  80-82
攻读硕士学位期间发表学术论文情况  82-83
致谢  83-84

HZS240混凝土搅拌站钢结构优化及动态特性研究

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