岸边集装箱起重机金属结构动态分析

论文摘要

金属结构是支撑大型建筑和机械的重要构成部分,强度固然重要,结构的动态可靠性同样事关重大,不容忽视。纵观目前国内所设计使用的钢结构,大多数仅考虑强度和刚度的要求,但是对结构的动态特性并未给与足够的重视,在大型结构中所造成的后果往往不堪设想。如1940年建成的塔科马海峡大桥、1995年建成的哈特曼桥,均存在致命动态缺陷。岸边集装箱桥式起重机是专为码头前沿集装箱装卸而设计的一种高效机械装备。广泛使用于集装箱港口前沿、铁路等中转点,是集装箱运输中不可或缺的装卸装备。其金属结构是岸桥最重要的承载部件,可靠性尤其是动态可靠性重要性不言而喻。但设计时,往往仅考虑强度要求,且强度富余量较大难以适应市场需要。另外,近年来三大国际铁矿石巨头利用铁矿石生产、定价的话语权使铁矿石的价格不断攀升,使得钢材价格不断上涨。因此岸桥设计使用新的计算方法使设计出的岸桥更符合实际使用工况,在保障可靠性的同时合理的布置结构以减轻重量不仅能直接降低成本,还可以间接的减少污染。为使岸桥具有合理的强度和较优化的动态特性,本文利用有限元软件和机械振动、结构动力学及数值计算的相关理论和知识对岸桥金属结构就行了研究和分析。重点对结构做了模态和瞬态分析,得到了结构的十阶振型和频率以及在前伸距起升动载荷作用下的位移响应曲线,可以直观了解岸桥结构在载荷起升的过程中位移的变化情况。通过有限元分析结果及现有实例给出了一些可行的改进方法,为今后的起重机金属结构设计、分析及研究提供借鉴和参考。该研究具有工程实用价值。本文所作的主要工作有：1)分析岸桥金属结构,建立其有限元模型；2)参考欧洲起重机设计规范及相关文献,分析起升过程中的动载系数；3)利用ANSYS软件对岸桥进行模态分析和起升载荷作用下的瞬态分析；4)查找相关资料和文献的成功实例,给出可行的改进方法。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 引言
• 1.1 课题研究的目的和意义
• 1.1.1 岸边集装箱起重机发展概况
• 1.1.2 课题研究的目的和意义
• 1.2 与课题相关的国内外研究状况
• 1.3 课题研究的内容
• 第2章 动态分析基本理论
• 2.1 动态分析概述
• 2.1.1 动态分析的特点
• 2.1.2 动力系统的阻尼
• 2.2 运动方程的求解
• 2.2.1 建立动力体系运动方程
• 2.2.2 单自由度运动方程求解
• 2.2.3 多自由度运动方程
• 2.3 运动方程的数值求解方法
• 2.3.1 振型叠加法
• 2.3.2 直接积分法
• 2.4 本章小结
• 第3章 岸桥结构有限元模型
• 3.1 工程数值分析方法
• 3.1.1 有限差分法
• 3.1.2 有限单元法
• 3.2 岸桥结构及基本参数
• 3.2.1 岸桥的结构及组成
• 3.2.2 岸桥的主要参数
• 3.3 岸桥结构有限元模型
• 3.3.1 岸桥模型使用的单元类型
• 3.3.2 岸桥模型的处理
• 3.4 本章小结
• 第4章 岸桥结构模态分析
• 4.1 模态分析概述
• 4.1.1 模态分析方法
• 4.1.2 模态分析应用
• 4.2 模态分析理论
• 4.2.1 模态分析基础
• 4.2.2 模态分析理论基础
• 4.3 ANSYS模态分析
• 4.3.1 ANSYS模态分析过程
• 4.3.2 ANSYS模态分析结果
• 4.4 本章小结
• 第5章 岸桥结构瞬态分析
• 5.1 计算载荷
• 5.1.1 载荷类型
• 5.1.2 静载荷大小及计算方法
• 5.1.3 岸桥结构动力载荷
• 5.2 瞬态分析的阻尼
• 5.3 岸桥结构ANSYS瞬态分析
• 5.3.1 ANSYS瞬态分析之完全法
• 5.3.2 Newmark法的实现
• 5.3.3 Newmark法求解步骤
• 5.3.4 ANSYS瞬态求解结果及分析
• 5.4 本章小结
• 第6章 结论及展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研项目