大噸位橋門式起重機(jī)主梁撓度預(yù)測方法研究.pdf

1、起重機(jī)械是國民工業(yè)重要的基礎(chǔ)設(shè)備，應(yīng)用十分廣泛，全國在用的起重機(jī)械約210萬臺，其安全問題人們倍加關(guān)注。我國對起重機(jī)實(shí)行強(qiáng)制檢驗(yàn)制度，在檢驗(yàn)橋門式起重機(jī)時(shí)，主梁在額載下的撓度是檢驗(yàn)的重要項(xiàng)目，以此判斷金屬結(jié)構(gòu)的靜剛度是否滿足要求。此時(shí)需要額定噸數(shù)的砝碼，大噸位橋門式起重機(jī)在這項(xiàng)檢驗(yàn)中所需費(fèi)用昂貴。另外，有時(shí)由于使用地點(diǎn)和環(huán)境的限制無法進(jìn)行起重機(jī)額定載荷試驗(yàn)測試。若不進(jìn)行起重機(jī)額定載荷試驗(yàn)，該機(jī)的后續(xù)使用是非法的，同時(shí)也會給安全生產(chǎn)帶來巨

2、大隱患。諸如此類情況大量存在，在工程實(shí)際應(yīng)用中，針對檢測砝碼重量不足的情況下，評估起重機(jī)結(jié)構(gòu)的靜剛度是檢測中亟需解決的問題，因此，研究大噸位橋門式起重機(jī)主梁撓度預(yù)測方法十分必要，也非常有意義。
　　傳統(tǒng)的起重機(jī)主梁撓度預(yù)測方法多是線性的，計(jì)算精度有待提高。本文針對大噸位橋門式起重機(jī)主梁撓度預(yù)測方法展開了深入的研究，借助于廣義剛度概念，采用了經(jīng)典彈性理論分析、能量法、支持向量機(jī)理論和試驗(yàn)研究相結(jié)合的方法，考慮了橋門式起重機(jī)的加載歷程

3、、疲勞程度、使用年限、主梁拱度、走臺布置、小車軌道、生產(chǎn)制造工藝和安裝工藝等外部因素對撓度的影響，通過小載荷試驗(yàn)檢測結(jié)果準(zhǔn)確地預(yù)測大噸位橋門式起重機(jī)主梁撓度。這為大噸位橋門式起重機(jī)檢驗(yàn)檢測及主梁撓度預(yù)測提供了具有理論意義和實(shí)用價(jià)值的方法。
　　本文完成的主要工作有:
　　1.通過研究兩側(cè)支腿彎矩與主梁跨中撓度的關(guān)系，應(yīng)用虛功原理、卡氏定理進(jìn)行分析計(jì)算，構(gòu)造Lagrange函數(shù)，得出剛度比越大水平約束力越小;剛度比越小主梁撓度

4、越小;在其它因素（如溫度等）影響很小時(shí)，將兩側(cè)支腿設(shè)計(jì)成相同尺寸，這樣結(jié)構(gòu)剛度最好，用料最省，也就是當(dāng)兩支腿慣性矩相等時(shí)，門架結(jié)構(gòu)剛度最好。剛度比在0.5～1.5較為合理，不宜超過2.2，也不宜小于0.3。
　　2.三次小載荷法在左、右支腿慣性矩不同時(shí)，采用了經(jīng)典力學(xué)理論和能量法推導(dǎo)出主梁撓度多項(xiàng)式;通過小載荷試驗(yàn)數(shù)據(jù)對撓度多項(xiàng)式系數(shù)進(jìn)行標(biāo)定，得到撓度預(yù)測函數(shù)，進(jìn)行撓度預(yù)測。三次小載荷法能夠準(zhǔn)確預(yù)測大噸位橋門式起重機(jī)主梁撓度，而且

5、可以通過計(jì)算機(jī)程序?qū)崿F(xiàn)，簡便易行，可操作性強(qiáng)。在使用現(xiàn)場只有固定重量的小載荷時(shí)，提出主梁三位置小載荷試驗(yàn)法預(yù)測撓度，它通過在主梁跨內(nèi)l/2、l/3、2l/3處分別測量小載荷下的主梁撓度值，根據(jù)大噸位橋門式起重機(jī)撓度分析計(jì)算的表達(dá)式，可以求得主梁和兩側(cè)支腿的實(shí)際慣性矩。然后根據(jù)結(jié)構(gòu)主梁和兩側(cè)支腿的實(shí)際慣性矩可以準(zhǔn)確預(yù)測額定噸位時(shí)橋門式起重機(jī)的撓度。
　　3.在考慮主梁彎曲、支腿彎曲和軸向力及二次彎矩的耦合作用的情況下，應(yīng)用最小勢能原

6、理，基于變分法推導(dǎo)出門架結(jié)構(gòu)主梁跨中撓度的非線性解析解，撓度的非線性解析解較原有的計(jì)算公式，計(jì)算精度提高12％左右。
　　4.通過試驗(yàn)對門架結(jié)構(gòu)加載變形規(guī)律進(jìn)行了研究，可知撓度與載荷不是線性關(guān)系，在加載初期，門架結(jié)構(gòu)剛度大，然后減小后又增加，再減小再增加;門架結(jié)構(gòu)在載荷達(dá)到一定時(shí)，載荷-撓度曲線會出現(xiàn)一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)，然后結(jié)構(gòu)趨于穩(wěn)定。隨著載荷增加，門架結(jié)構(gòu)變形，撓度增加率減小，結(jié)構(gòu)相對于跨中載荷的剛度增加。即在跨中加載時(shí)，門架結(jié)構(gòu)的變

7、形抵抗外載做功。亦即門架結(jié)構(gòu)變形后，使結(jié)構(gòu)剛度增大（相對于該加載位置）。門架結(jié)構(gòu)承載后不僅產(chǎn)生撓度，而且產(chǎn)生側(cè)移，側(cè)移量與撓度同載荷也是非線性關(guān)系。
　　5.研究了將起重機(jī)領(lǐng)域知識與支持向量回歸機(jī)相融合得到基于支持向量機(jī)撓度預(yù)測的方法。支持向量機(jī)的輸入向量因子包含了結(jié)構(gòu)主要參數(shù)對撓度的影響。起重機(jī)撓度實(shí)際檢測數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)包含了起重機(jī)的使用年限、疲勞程度、主梁拱度、重載作業(yè)次數(shù)、走臺布置、小車軌道、生產(chǎn)工藝和安裝水平等因素對撓度的