塔式起重机结构分析与优化

论文摘要

动臂塔式起重机是建筑行业中的主要施工设备。近年来随着计算机技术的发展和普及,计算机技术在各行各业中的应用越来越广泛,在机械工业中,传统技术与计算机的结合也越来越紧密。目前,塔式起重机产品正在趋向大型化,自动化,智能化方向发展。本论文阐述了国内外动臂塔式起重机的发展现状,对塔式起重机的结构型式、结构体系的力学模型和计算载荷、工况进行了分析,然后介绍了优化设计在起重机行业中应用的程度。提出了塔式起重机结构动态优化设计方法,并建立了以动刚性为优化目标的塔机结构系统动态优化数学模型。首先通过模态分析及谐响应分析确定影响塔机动态性能的关键模态频率,并以该阶频率作为目标函数；相对该优化目标,对所有结构参数进行了灵敏度分析,以确定塔机动态优化的设计变量；以塔机结构系统质量、静强度、静刚性、动态位移响应幅值等作为约束条件,建立了动态优化的数学模型。实例分析表明,优化后的塔机结构系统不仅静、动态性能大大提高,而且有效减轻了结构质量,提高了经济性能。利用动态优化设计方法,可以在设计阶段控制塔机结构的动态性能。本论文的研究方法及结果适用于同类型机械的分析,具有普遍指导意义。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 塔机发展的历史
• 1.2 塔式起重机的组成与类型简介
• 1.2.1 塔式起重机的组成
• 1.2.2 塔式起重机的类型
• 1.3 本论文的研究内容
• 第2章 有限元法的基本理论和应用
• 2.1 有限元法的介绍
• 2.1.1 有限元法的提出和应用
• 2.1.2 有限元法的形成
• 2.1.3 有限元法的基本思想
• 2.1.4 有限元法的计算思路
• 2.1.5 有限元法的优越性与局限性
• 2.1.6 国内外有限元软件发展概况
• 2.1.7 结构建模
• 2.1.8 优化设计的一般步骤
• 第3章 塔式起重机结构概述
• 3.1 塔式起重机结构型式
• 3.1.1 塔身结构
• 3.1.2 臂架结构
• 3.2 塔式起重机结构体系的力学模型
• 3.2.1 概述
• 3.2.2 塔式起重机工作时动力过程的描述
• 3.2.3 计算工况的确定
• 3.3 塔式起重机的计算载荷
• 第4章 塔式起重机静位移计算方法与动态性能研究
• 4.1 塔式起重机塔身静位移计算方法
• 4.1.1 塔身静位移理论计算方法
• 4.1.2 工作状态下塔式起重机塔身水平位移的计算方法
• 4.2 机械系统的动态性能
• 4.3 塔式起重机动态性能研究方法
• 4.4 塔式起重机结构动刚性的概念及衡量指标
• 第5章 塔式起重机结构系统动态优化设计
• 5.1 动态优化设计
• 5.1.1 动态优化设计方法概述
• 5.1.2 动态优化设计常用建模方法
• 5.1.3 动态优化设计的数学模型
• 5.2 结构动力学分析的有限元方法
• 5.3 灵敏度分析
• 5.4 塔式起重机结构动态优化设计
• 5.4.1 塔式起重机结构动态优化设计目的
• 5.4.2 塔式起重机结构系统有限元模型及动态特性分析
• 5.4.3 塔式起重机结构系统模态分析
• 5.4.4 塔式起重机结构系统谐晌应分析
• 5.4.5 塔式起重机结构系统灵敏度分析
• 5.4.6 塔式起重机动态计算工况的选择
• 5.4.7 塔式起重机动态计算工况的有限元仿真
• 5.4.8 塔式起重机结构系统动态优化设计的数学模型
• 5.5 塔式起重机结构系统动态优化设计结果分析
• 第6章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢