50米机动升降杆设计与力学分析

论文摘要

某升降塔是中国电子科技集团公司第十四研究所研制的我国首部高机动、高架升降装置。本文首先对该升降塔系统的结构方案进行研究,实现了最大升降高度为50米的多级液压升降结构,该升降塔可以使雷达天线在很短的时间内到达50米之内的任意高度。该升降装置要求能实现自动升降,自动锁紧,自动倒伏,具备完备的安全保护系统。升降塔结构侧向作用的风荷载将对结构产生最为不利的影响,它们作用在结构上是水平力,使得结构在水平方向上产生很大的位移,有可能使得结构失稳。本文对作用于该移动升降塔上的风荷载及对该结构产生的影响进行了研究,通过风洞试验确立结构的体型系数,再通过高耸结构拟静力方法计算得到风载荷。本文针对升降塔系统结构建立了有限元计算模型,利用有限元软件一ANSYS进行了强度和刚度分析,得到在各种工况下的变形趋势及应力情况,提供了大量的计算数据,为设计提供了可靠的支撑。同时对薄壁件屈曲问题进行了理论上的研究,用有限元软件对升降塔在特定的工作载荷下进行屈曲稳定性数值模拟,得出结构设计参数对升降塔稳定性的影响情况,从而对升降塔的结构提供了有效的改进措施。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 现状与趋势
• 1.3 研究内容与章节安排
• 2 升降塔总体设计
• 2.1 升降塔指标要求
• 2.2 雷达机动性研究
• 2.3 天线高架机构研制
• 2.4 主要组成及工作原理
• 2.4.1 结构组成
• 2.4.2 塔身方案
• 2.4.3 传动系统
• 2.4.4 倒竖系统结构
• 2.4.5 底架、调平及抗倾覆系统
• 2.4.6 整架过程
• 2.4.7 系统安全保护
• 2.5 部分工程计算
• 2.5.1 钢丝绳及其滑轮组的分析和计算
• 2.5.2 升降油缸的参数确定
• 2.5.3 倒伏油缸的参数确定
• 3 升降塔的风载荷计算
• 3.1 载荷分类
• 3.2 风载荷作用机理
• 3.3 风载荷计算
• 3.3.1 基本风压的确定
• 3.3.2 风压高度变化系数
• 3.3.3 风载体型系数
• 3.3.4 风振系数
• 3.4 升降塔的风载拟静力计算
• 3.5 风洞试验验证
• 3.5.1 塔架片段刚体模型测力风洞试验
• 3.5.2 试验结果
• 4 升降塔的力学分析
• 4.1 有限元法
• 4.1.1 概述
• 4.1.2 有限元法的分析过程
• 4.1.3 有限元软件简介
• 4.2 升降塔系统的有限元分析
• 4.2.1 塔架的振型
• 4.2.2 升降塔架的有限元分析
• 5 升降塔稳定性计算
• 5.1 薄板的稳定性问题
• 5.1.1 用静力法求解板的稳定性
• 5.1.2 其他方法
• 5.2 屈曲分析有限元算法原理
• 5.2.1 模型特征值屈曲分析的基本步骤
• 5.3 升降塔屈曲分析
• 5.4 升降塔改进设计
• 5.5 稳定分析结论
• 6 结论与展望
• 致谢
• 参考文献