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起升动载激励下门座起重机臂架系统动态特性研究

作　者: 蒋海江
导　师: 胡吉全
学　校: 武汉理工大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 门座起重机 臂架系统 动力学分析 有限元 ANSYS
分类号: TH213.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 286次
引　用: 7次
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内容摘要


起重机动力学问题主要研究起重机在启动和制动或其他工作状态突然改变时系统的弹性振动规律,据此确定系统的动力响应。对于门座起重机,臂架系统是起重机的重要承载部件之一,其力学性能对整机的正常运转有着直接影响。由于起重机的工作状态是高速重载,常规设计计算通常是将臂架系统分解成单个部件进行的,对部件的模型作了不少简化且计算结果无法反映出臂架系统的综合情况,在繁重复杂的工况下对臂架系统进行动力特性分析是非常必要的。本论文以门座起重机臂架系统为研究对象,以机械动力学理论为基础,运用参数化技术和有限元分析软件ANSYS,对门座起重机臂架系统的动态特性和在起升过程时的动力响应进行了研究。 论文第一至三章介绍了有限元分析软件ANSYS和有限元法的理论知识和门座起重机臂架系统的结构形式及其工作原理;用ANSYS的内部命令和APDL语言以及参数化技术建立了MQ2535门座起重机臂架系统的有限元参数化模型;对MQ2535门座起重机臂架系统在工作幅度为35米起吊重量为25吨的情况下载荷内摆角度为10°载荷侧摆角度为0°的工况和载荷内摆角度为0°载荷侧摆角度为12°的两种工况进行静力分析,得到一些有价值的结论。 论文第四至六章研究了臂架系统的动态特性:结合有限元参数化模型编写了模态分析的命令流文件,提取了固有频率、振型图及振型动画,并对结果进行了分析;在模态分析的基础上针对臂架系统起升和制动的工况,结合机械动力学相关知识对臂架系统起升过程这一工况建立力学模型,从理论上获得了门座起重机臂架系统在起升时的力学参数和动力特性,计算出了动载荷的具体表达式,运用ANSYS软件对臂架系统在起升动载荷激励下的动态特性进行了瞬态分析,结合有限元参数化模型编写了瞬态分析的命令流文件,该方法可以实现变幅过程中任意幅度的瞬态分析。获得了臂架系统突然起吊和制动时的瞬态动力响应,包括动应力、动位移响应仿真云图和典型节点的动应力时间历程曲线。

全文目录


第1章 绪论  8-12
  1.1 立题背景及研究意义  8-9
    1.1.1 起重机技术发展现状与面临的挑战  8-9
    1.1.2 课题研究的目的和意义  9
  1.2 和本课题有关的国内外研究现状分析  9-11
  1.3 本文所作的主要研究工作  11-12
第2章 臂架系统有限元建模  12-28
  2.1 有限元法简介  12-13
  2.2 有限元法的发展概况及其在工程中的应用  13-15
  2.3 有限元分析软件——ANSYS  15-19
    2.3.1 ANSYS功能简介  15-17
    2.3.2 ANSYS特点  17-19
  2.4 参数化程序设计语言(APDL)简介  19-22
  2.5 臂架系统有限元建模  22-28
    2.5.1 门座起重机臂架系统  22
    2.5.2 臂架系统有限元模型的具体情况  22-28
第3章 臂架系统的静力学分析  28-37
  3.1 有限元静力分析计算思路  28-29
  3.2 有限元静力分析的步骤  29-31
  3.3 ANSYS静力学分析  31-37
    3.3.1 施加载荷并求解  31-32
    3.3.2 结果分析  32-37
第4章 臂架系统的模态分析  37-45
  4.1 结构模态分析理论  37-39
  4.2 结构模态分析的有限元法  39-40
  4.3 模态提取方法  40-41
  4.4 臂架结构的模态计算结果及分析  41-45
第5章 臂架系统起升时动载荷分析模型  45-56
  5.1 起重机动力学基本概念  45-46
    5.1.1 研究起重机动力学的意义  45
    5.1.2 起重机动力载荷概念  45-46
  5.2 起重机起升和制动时的动力学模型  46-47
  5.3 起重机起升和制动时的动载荷计算  47-53
    5.3.1 重物悬吊在空中时起动和制动的动载荷计算  47-51
    5.3.2 重物从地面急速起升时动载荷计算  51-53
  5.4 模型求解及结果分析  53-56
第6章 起升动载激励下系统的动力学分析  56-67
  6.1 瞬态动力学问题的特点  56-57
  6.2 瞬态动力学问题的研究策略与方法  57-58
  6.3 ANSYS的瞬态分析方法  58-60
  6.4 ANSYS瞬态分析过程  60-62
  6.5 计算结果及分析  62-67
第7章 全文展望与总结  67-69
  7.1 全文总结  67-68
  7.2 全文展望  68-69
参考文献  69-73
致谢  73-74
攻读硕士学位期间发表的论文  74

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中图分类: > 工业技术 > 机械、仪表工业 > 起重机械与运输机械 > 起重机械 > 自行式起重机 > 门座式
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