橋式抓斗卸船機風振響應分析及控制研究.pdf

1、橋式抓斗卸船機是目前世界上用于港口散貨裝卸最主要的機械設(shè)備，其工作地點多位于海邊港口，且迎風面積較大、風力作用集中、重心高極易產(chǎn)生共振現(xiàn)象，發(fā)生疲勞破壞和傾覆事故，目前對橋式抓斗卸船機在脈動風載荷作用下結(jié)構(gòu)的動態(tài)特性和風振控制沒有系統(tǒng)的研究。本文以橋式抓斗卸船機為研究對象，通過有限元仿真對橋式抓斗卸船機進行靜風響應和脈動風振響應分析得到其結(jié)構(gòu)特性，結(jié)合結(jié)構(gòu)控制理論提出風振控制設(shè)計方法，并利用仿真軟件對該控制方法進行風振控制效果評估。以及

2、利用相似準則設(shè)計橋式抓斗卸船機的縮尺模型在靜風載荷作用下應力應變情況驗證卸船機仿真分析結(jié)構(gòu)和風載荷加載的正確性，并進行縮尺模型風振控制前后的動態(tài)特性實驗分析，驗證控制方法的控制效果。論文主要內(nèi)容如下:
　　(1)基于橋式抓斗卸船機的金屬結(jié)構(gòu)力學特性和工作時主要技術(shù)參數(shù)，對卸船機有限元模型進行合理地簡化，并研究各工況卸船機在兩種方向上不同風速載荷作用的響應特性，結(jié)果表明縱向風載影響遠大于橫向風載，在后面分析時主要考慮縱向風載作用，并

3、明確了卸船機的應力集中位置以及最大位移位置。
　　(2)基于卸船機有限元模型進行不同工況下的模態(tài)分析，得到其各工況的主要振型和固有頻率，利用MATLAB數(shù)字軟件對脈動風進行數(shù)值模擬，并對卸船機的不同工況進行脈動風載荷作用動力時程分析，提取關(guān)鍵位置應力特性和位移時程曲線，觀察其振動特性，并與靜風響應分析結(jié)果進行比較研究。結(jié)果表明對于相同基本風速的脈動風作用下的卸船機的最大應力值和最大位移值均要大于靜風作用時，在進行卸船機設(shè)計時需要考

4、慮其脈動風載荷作用的情況。
　　(3)基于卸船機風振控制理論，結(jié)合卸船機靜風響應和脈動風振響應分析得到的整體應力應變結(jié)構(gòu)特性，提出針對橋式抓斗卸船機的風振控制設(shè)計方法，并通過有限元軟件對風振控制后卸船機進行脈動風載荷時程分析，與控制前分析結(jié)果進行比較得到風振控制效果，結(jié)果表明該控制方法具有良好的風振控制效果。
　　(4)利用相似準則設(shè)計制作卸船機縮尺模型，并對縮尺模型進行不同工況下靜風載試驗得到關(guān)鍵位置的應力和應變響應情況，

5、并與有限元模型靜風分析結(jié)果進行比較，表明卸船機有限元模型簡化和風載荷加載方式的正確性;同時也對風振控制前后的縮尺模型進行了脈動風載下不同工況的應力應變試驗，比較分析二者結(jié)果，表明該風振控制方法的控制效果較好，能有效的降低脈動風對卸船機的振動作用。
　　本文系統(tǒng)地研究了橋式抓斗卸船機在靜風和脈動風載荷作用下的靜態(tài)和動態(tài)結(jié)構(gòu)特性，在此基礎(chǔ)上對卸船機進行了風振控制方法的研究，并試驗證明了有限元模型簡化、風載荷加載的準確性和風振控制方法的