工程起重機中超靜定桁架結(jié)構(gòu)的彈性穩(wěn)定性分析.pdf

1、桁架鋼結(jié)構(gòu)具有重量輕、承受壓力和彎矩能力大的特點，廣泛應(yīng)用于重載高聳的機械結(jié)構(gòu)和建筑結(jié)構(gòu)中，如塔式起重機的塔身、吊臂，施工升降機的導(dǎo)軌架等。由于這些結(jié)構(gòu)的可靠性直接決定了設(shè)備安全性，相關(guān)的規(guī)范中對其強度、剛度和穩(wěn)定性要求極高。高聳結(jié)構(gòu)本身及其組成桿件均為細長結(jié)構(gòu)，穩(wěn)定性計算在設(shè)計中尤顯突出。隨著材料科學(xué)的迅猛發(fā)展，高強度結(jié)構(gòu)鋼開始廣泛應(yīng)用于承載力盡量大、質(zhì)量盡量輕的鋼結(jié)構(gòu)中，此時相對于結(jié)構(gòu)的強度和剛度驗算而言，起重機金屬結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析的

2、重要性愈加凸顯，也是本文的主要研究內(nèi)容。
　　目前有限元法是計算大型桁架結(jié)構(gòu)的最有效方法。但是用有限元軟件分析工程中的超靜定桁架結(jié)構(gòu)時經(jīng)常會碰到局部失穩(wěn)而整體不失穩(wěn)的情況，有限元軟件分析誤認(rèn)為局部失穩(wěn)臨界力是結(jié)構(gòu)失穩(wěn)時的臨界載荷，而且有時整體結(jié)構(gòu)真實失穩(wěn)臨界力遠大于局部失穩(wěn)臨界力。在工程中設(shè)計人員更關(guān)心結(jié)構(gòu)實際能夠承受的穩(wěn)定臨界載荷，即整體結(jié)構(gòu)何時出現(xiàn)失穩(wěn)，它是確定結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的安全儲備、優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計的依據(jù)。因此整體結(jié)構(gòu)失穩(wěn)臨界載荷

3、的確定成為穩(wěn)定設(shè)計的首要問題。
　　本文討論了桁架結(jié)構(gòu)發(fā)生失穩(wěn)兩種不同形式：桿系失穩(wěn)和單肢失穩(wěn)。研究了桁架結(jié)構(gòu)發(fā)生桿系失穩(wěn)和單肢失穩(wěn)的原因，以及與結(jié)構(gòu)整體失穩(wěn)關(guān)系。提出了當(dāng)結(jié)構(gòu)的參數(shù)變化時兩種失穩(wěn)形式可以相互轉(zhuǎn)化的聯(lián)系。
　　根據(jù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析的有限元理論，運用精確有限元理論的單元剛度矩陣來分析桁架結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性問題，推導(dǎo)了桁架結(jié)構(gòu)臨界失穩(wěn)的判別式。結(jié)合判別式從理論上闡述了結(jié)構(gòu)發(fā)生失穩(wěn)的兩種不同類型，并解釋了有限元軟件分析超靜

4、定桁架結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性出現(xiàn)誤判的原因。根據(jù)桿件穩(wěn)定性理論提出了解決有限元軟件誤判的方法，并且基于上述方法編寫了基于軟件ANSYS的穩(wěn)定性分析程序來分析一般桁架結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，獲得桁架結(jié)構(gòu)真實的臨界失穩(wěn)載荷，以供工程人員在結(jié)構(gòu)設(shè)計和校核中使用和借鑒。
　　運用本文編寫的穩(wěn)定性分析程序?qū)?STL80型塔式起重機的塔身進行結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析。探討了塔身高度、風(fēng)載、傾覆彎矩等因素對塔身穩(wěn)定性的影響，并校核了STL80型塔式起重機在工作情況下塔身的穩(wěn)定