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运架梁起重船动力学分析及仿真

作　者: 文定旭
导　师: 胡于进
学　校: 华中科技大学
专　业: 工业工程
关键词: 吊物系统动力学变绳长控制虚拟样机耦合
分类号: U674.35
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 6次
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内容摘要

运架梁起重船在跨海大桥、海洋平台等建设中具有重要的作用。影响起重船动力学响应的因素十分复杂,包括外部波浪力、流体粘滞曳力、锚索力、风力,以及船体、海浪和吊物系统的相互耦合。所以,对起重船动力学进行分析,特别是对其耦合特性进行分析,对起重船的设计制造和安全作业具有重要的意义。本文针对运架梁起重船,主要做了如下研究:首先,对运架梁起重船作业过程中吊物系统的非线性动力学响应进行分析。根据吊物系统的几何约束,简化四吊点吊物系统为双摆模型,运用带乘子的拉格朗日方程建立其动力学方程,对规则波条件下吊重的动力学响应进行了分析。其次,引入变绳长的方法,对吊物系统的摆角进行了延时反馈控制,分析了不同绳长下吊重摆动控制的效果。最后,对运架梁起重船进行虚拟样机建模及分析。将起重船船体所受到的主要外部载荷:波浪力、流体粘滞曳力、锚索力,加载在模型中,同时,将起重绳以Bushing连接进行模拟,以真实的模拟起重船工作时的外部环境。通过虚拟样机技术研究了起重船的动力学响应及其耦合作用。研究结果表明:运架梁起重船吊物系统的摆动在一定条件下可进行线性分析;采用基于变绳长的时间延时反馈控制法,对控制吊重的摆动具有明显的效果;运架梁起重船的船体、海浪和吊物系统之间存在相互耦合作用,在起重船工作中,可以通过设计的合理的起重船自揺周期,以减小耦合的影响。本研究为起重船的生产设计、吊重摆动控制和工程实际作业提供了依据和参考。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-14
  1.1 起重船分类  8
  1.2 起重船研究的目的  8-9
  1.3 国内外研究现状  9-13
  1.4 本文的主要工作  13-14
2 动力学建模简介  14-19
  2.1 拉格朗日方程法  14-16
  2.2 虚拟样机建模软件Adams 简介  16-18
  2.3 起重船动力学建模  18
  2.4 本章小结  18-19
3 运架梁起重船吊物系统动力学分析  19-31
  3.1 运架梁起重船动力学模型  19-22
  3.2 运架梁起重船吊物系统动力学方程  22-25
  3.3 仿真数学模型有效性分析  25-26
  3.4 动力学方程求解及结果分析  26-30
  3.5 本章小结  30-31
4 运架梁起重船吊物系统摆动控制  31-37
  4.1 吊物系统时间延时反馈控制  31-32
  4.2 吊物系统摆动控制方程  32-34
  4.3 吊物系统摆动控制分析  34-36
  4.4 本章小结  36-37
5 运架梁起重船虚拟样机建模及仿真分析  37-57
  5.1 运架梁起重船虚拟样机建模  37-38
  5.2 模型参数设置  38-45
  5.3 虚拟样机模型与数学模型比较  45-47
  5.4 运架梁起重船动力学分析  47-56
  5.5 本章小结  56-57
6 总结与展望  57-59
  6.1 总结  57-58
  6.2 展望  58-59
致谢  59-60
参考文献  60-63
附录1 攻读硕士学位期间发表论文目录  63

运架梁起重船动力学分析及仿真

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