門(mén)式起重機(jī)結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)特性分析.pdf

1、門(mén)式起重機(jī)(簡(jiǎn)稱門(mén)機(jī))是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展必不可少的設(shè)備。門(mén)機(jī)鋼結(jié)構(gòu)重量占整機(jī)重量60％以上，且該鋼結(jié)構(gòu)工作時(shí)承受機(jī)械運(yùn)動(dòng)的活動(dòng)載荷，將對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生沖擊和振動(dòng)。鋼結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期在這種振動(dòng)的影響下就會(huì)導(dǎo)致金屬結(jié)構(gòu)疲勞破壞；同時(shí)，系統(tǒng)的這種振動(dòng)參數(shù)如不合理對(duì)操作人員也是不利的。因此，對(duì)門(mén)機(jī)進(jìn)行動(dòng)態(tài)特性研究已成為該設(shè)計(jì)領(lǐng)域的研究重點(diǎn)。 本課題依托于實(shí)際的工程項(xiàng)目，以32/10t+32/10t雙小車吊鉤門(mén)式起重機(jī)為研究背景，利用計(jì)算機(jī)輔助有限元(

2、CAFEA)分析軟件ANSYS對(duì)門(mén)式起重機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、分析中急需解決的動(dòng)態(tài)特性問(wèn)題做了較深入研究，根據(jù)計(jì)算結(jié)果對(duì)主梁結(jié)構(gòu)的疲勞壽命進(jìn)行了估算，給出了一些有意義計(jì)算結(jié)果，并提供了具體的分析方法。本論文主要工作如下： (1)本文研究了有限元理論、機(jī)械振動(dòng)理論、計(jì)算機(jī)輔助工程(CAE)分析方法和疲勞設(shè)計(jì)理論，在總結(jié)實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上對(duì)門(mén)機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析研究，建立了科學(xué)、優(yōu)化的有限元計(jì)算模型，以求達(dá)到相對(duì)精確的分析結(jié)果。 (2)運(yùn)

3、用分塊Lanczos法對(duì)門(mén)機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了模態(tài)分析，得出滿載小車位于跨中位置，門(mén)機(jī)的前15階固有頻率和振型；并討論了門(mén)架質(zhì)量、門(mén)架剛度、鋼絲繩剛度、約束等結(jié)構(gòu)參數(shù)改變對(duì)固有頻率ωi的影響。 (3)運(yùn)用FULL法對(duì)門(mén)機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了瞬態(tài)響應(yīng)分析，得出滿載小車位于跨中位置，門(mén)機(jī)受到起升沖擊載荷作用下，跨中的位移、速度以及加速度時(shí)間歷程響應(yīng)；并討論了起升速度改變對(duì)起升動(dòng)載系數(shù)的影響。 (4)運(yùn)用損傷容限設(shè)計(jì)方法對(duì)主梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行了疲勞壽命

4、計(jì)算，建立了以Paris公式為基礎(chǔ)的裂紋擴(kuò)展模型，計(jì)算了門(mén)機(jī)跨中附近主梁下蓋板初始裂紋為0.5mm時(shí)，主梁的設(shè)計(jì)壽命；并討論了模型中參數(shù)改變對(duì)主梁壽命的影響。 利用國(guó)際知名的集成化CAE軟件，對(duì)門(mén)機(jī)這類大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)進(jìn)行建模分析可以節(jié)省人力物力，又有比較高的模擬精度，解決了工程中的實(shí)際問(wèn)題，并為今后門(mén)機(jī)的優(yōu)化設(shè)計(jì)、起升動(dòng)載系數(shù)的選擇、以及門(mén)機(jī)的維護(hù)和修繕等提供參考依據(jù)，且相關(guān)的計(jì)算方法對(duì)類似結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)分析也具有一定的參考價(jià)值。