考慮變間距隔板的起重機(jī)偏軌箱梁畸變特性研究.pdf

1、隨著我國現(xiàn)代物流產(chǎn)業(yè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，以大型化、輕量化為目標(biāo)的起重機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計理念已廣泛運用于生產(chǎn)實踐過程中。單純通過減小箱梁各板元厚度，實現(xiàn)整機(jī)結(jié)構(gòu)輕量化，勢必會降低箱梁各局部區(qū)格穩(wěn)定性、增加箱梁各截面縱橫向變形量，不利于生產(chǎn)安全。如在箱梁內(nèi)部按一定間距焊接橫隔板，則可有效提升各板元區(qū)格的局部穩(wěn)定性，同時增加箱梁整體扭轉(zhuǎn)剛度和抗畸變翹曲剛度，減小偏載作用下箱梁截面縱橫向變形。合理布局橫隔板間距，可優(yōu)化箱梁截面應(yīng)力應(yīng)變分布特征、提高鋼材利用

2、率，以實現(xiàn)箱梁結(jié)構(gòu)的輕量化設(shè)計。
　　本文緊密圍繞帶變間距橫隔板箱梁的截面畸變變形問題，構(gòu)建了基于剛（柔）性隔板假設(shè)下的箱梁畸變分析模型，系統(tǒng)研究了隔板位置、數(shù)量及厚度等對箱梁截面畸變變形的影響規(guī)律。
　　本文的研究內(nèi)容主要有:
　　(1)針對帶隔板箱梁，將隔板與箱梁間作用力視為隔板厚度范圍內(nèi)的均布畸變力矩，分別基于隔板面內(nèi)無限剛度假設(shè)和箱梁與隔板間剪切變形的協(xié)調(diào)性，提出了考慮截面畸變剪切變形的帶剛（柔）性隔板簡支梁（

3、懸臂梁）畸變初參數(shù)法，繼而推導(dǎo)出箱梁各截面畸變角和畸變翹曲函數(shù)的初參數(shù)解。對比不同隔板數(shù)量和厚度下箱梁各采樣點處畸變角、畸變翹曲位移和應(yīng)力初參數(shù)值和有限元仿真值，結(jié)果充分驗證了剛（柔）性隔板假設(shè)下的簡支梁（懸臂梁）畸變初參數(shù)法的正確性。
　　(2)基于帶柔性隔板簡支梁（懸臂梁）畸變初參數(shù)法，分別圍繞小車位于簡支梁跨中、端部及懸臂梁端部等關(guān)鍵位置，展開輪壓點截面處畸變角、畸變翹曲應(yīng)力及畸變橫向彎曲底角隨箱梁高跨比、隔板數(shù)及厚度比參數(shù)

4、化分析。結(jié)果表明:當(dāng)小車位于簡支梁跨中或端部時，增加隔板數(shù)量、截面高跨比及厚度比可有效抑制輪壓點截面節(jié)點處畸變角、畸變翹曲應(yīng)力及上下翼緣板橫向彎曲變形。
　　(3)以對稱畸變載荷下輪壓點處節(jié)點畸變翹曲位移及應(yīng)力為目標(biāo)展開三隔板簡支梁的隔板位置優(yōu)化分析。此優(yōu)化問題是以跨中隔板局部剪切穩(wěn)定性和承載板元局部彎剪組合穩(wěn)定性為約束條件的連續(xù)型單變量優(yōu)化問題。研究表明:不同對稱外畸變力矩Md下，分別以小車輪壓點處節(jié)點畸變翹曲應(yīng)力、縱向畸變位移

5、及兩者組合為優(yōu)化目標(biāo)的最優(yōu)隔板I位于外畸變載荷作用截面處，此時跨中隔板及承載板元的局部屈曲臨界載荷均為最大。
　　(4)針對不等距對稱三隔板簡支梁，以小車輪壓點處畸變翹曲函數(shù)的一（二）階導(dǎo)數(shù)為等效目標(biāo)，分析與上述三隔板等效的等距三隔板簡支梁高度系數(shù)與寬度系數(shù)間關(guān)系，結(jié)果表明:基于最小二乘原理的兩尺寸系數(shù)間存在線性相關(guān)性。繼而，系統(tǒng)分析了不等距對稱三隔板簡支梁畸變翹曲剛度及框架剛度與原等距簡支梁間非線性關(guān)系，研究表明:不等距對稱三隔

6、板簡支梁相對原等距三隔板簡支梁畸變翹曲剛度增大，畸變框架剛度減小。
　　(5)分別以無（帶）隔板簡支箱梁為對象，通過FCS四通道液壓伺服實驗加載平臺，直接對箱梁施加兩對稱集中畸變載荷，并借助百分表和應(yīng)變儀對箱梁采樣點處畸變位移和應(yīng)力進(jìn)行讀取。對比畸變實驗數(shù)據(jù)和初參數(shù)解，結(jié)果充分驗證了以畸變翹曲函數(shù)為初始變量的四階畸變初參數(shù)法的正確性和柔性隔板假設(shè)（變形協(xié)調(diào)性）的正確性。同時，鑒于加載實驗過程中各實驗環(huán)節(jié)的不確定性，測量節(jié)點處位移和