【摘要】：對(duì)于大型冷卻塔塔體、煙囪、交通鐵路塔橋等高聳結(jié)構(gòu)的建筑主體施工而言，國(guó)內(nèi)外普遍采用大型塔式起重機(jī)配以施工升降機(jī)相組合的模式施工，該組合模式施工成本高，設(shè)備有效利用率較低，存在安全隱憂，且需要布置附著系統(tǒng)。針對(duì)傳統(tǒng)塔機(jī)在此類高聳建筑結(jié)構(gòu)施工中存在的問(wèn)題，本文根據(jù)與中國(guó)建筑科學(xué)研究院建筑機(jī)械化研究分院合作研究的異形高聳塔機(jī)，綜合運(yùn)用參數(shù)化建模與有限元分析系統(tǒng)，提高異形高聳塔機(jī)的性能，以滿足此類結(jié)構(gòu)的施工要求。 異形高聳塔機(jī)在設(shè)計(jì)過(guò)程中，根據(jù)實(shí)際情況，需要對(duì)異形高聳塔機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行多次建模，會(huì)造成大量的重復(fù)性工作，工作量相當(dāng)大。針對(duì)以上問(wèn)題，研究分析異形高聳塔機(jī)的結(jié)構(gòu)，通過(guò)VC++與ANSYS參數(shù)化語(yǔ)言APDL相結(jié)合，開(kāi)發(fā)出異形高聳塔機(jī)的專用有限元分析系統(tǒng)。 本文主要成果如下： 1）采用ANSYS的APDL參數(shù)化語(yǔ)言，實(shí)現(xiàn)了異形高聳塔機(jī)參數(shù)化建模。編寫了異形高聳塔機(jī)參數(shù)化命令流文件，以便系統(tǒng)對(duì)命令流文件進(jìn)行讀取。 2）運(yùn)用VC++構(gòu)建了異形高聳塔機(jī)有限元分析系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括參數(shù)輸入、有限元建模、靜力分析、模態(tài)分析、運(yùn)行界面等模塊。用戶對(duì)塔身、起重臂、平衡臂、套架及施工平橋的尺寸參數(shù)、材料屬性參數(shù)和截面特性參數(shù)進(jìn)行輸入和選擇，系統(tǒng)便自動(dòng)生成當(dāng)前異形高聳塔機(jī)的APDL命令流文件。系統(tǒng)后臺(tái)則可快速啟動(dòng)ANSYS，并調(diào)用命令流文件，生成相應(yīng)的模型。并運(yùn)用ANSYS的功能對(duì)異形高聳塔機(jī)進(jìn)行參數(shù)化靜力分析，通過(guò)對(duì)相關(guān)參數(shù)的輸入和設(shè)置，還可生成靜力分析命令流文件，系統(tǒng)可讀取并對(duì)其進(jìn)行分析，以得到關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力和應(yīng)變結(jié)果。 3）運(yùn)用有限元法動(dòng)態(tài)分析理論，建立異形高聳塔式起重機(jī)平橋有限元參數(shù)化模型，對(duì)其進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析，分析結(jié)果作為優(yōu)化設(shè)計(jì)的目標(biāo)函數(shù)，并采用ANSYS的優(yōu)化算法模塊，對(duì)平橋結(jié)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)，有效減輕了異形高聳塔式起重機(jī)平橋的質(zhì)量，提高了平橋金屬結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)性能，，為整機(jī)優(yōu)化奠定了基礎(chǔ)。實(shí)現(xiàn)了異形高聳塔機(jī)的參數(shù)化動(dòng)態(tài)分析，用戶對(duì)動(dòng)態(tài)分析參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，可以得到結(jié)構(gòu)的振動(dòng)頻率及固有振型。 4）通過(guò)實(shí)例分析，驗(yàn)證了基于ANSYS/APDL的異形高聳塔機(jī)有限元參數(shù)化分析系統(tǒng)的合理性，有效地提高了設(shè)計(jì)分析效率。
[Abstract]:For the construction of large cooling tower, chimney, tower bridge and so on, the large tower crane combined with the construction hoist is widely used at home and abroad, and the construction cost is high. The effective utilization ratio of the equipment is low, there is a security worry, and the attachment system needs to be arranged. In view of the existing problems of traditional tower cranes in the construction of such towering structures, according to the special shape towering tower cranes studied in cooperation with the Research Institute of Building Mechanization of the Chinese Academy of Architectural Sciences, the parametric modeling and finite element analysis system are used synthetically in this paper. To improve the performance of special-shaped towering tower crane to meet the construction requirements of this kind of structure. In the design process of special-shaped towering tower crane, it is necessary to model the structure of special-shaped towering tower crane many times according to the actual situation, which will result in a lot of repetitive work and a great deal of work. In view of the above problems, the structure of special-shaped towering tower crane is studied and analyzed. Through the combination of VC and ANSYS parametric language APDL, a special finite element analysis system for special-shaped towering tower crane is developed. The main achievements of this paper are as follows: 1) using ANSYS's APDL parameterized language, parametric modeling of special-shaped towering tower crane is realized. The parameterized command flow file of the towering tower crane is written so that the system can read the command stream file. 2) the finite element analysis system of special-shaped towering tower crane is constructed by using VC. The system includes parameter input, finite element modeling, static analysis, modal analysis, running interface and other modules. Users input and select the dimensions parameters of tower body, lifting arm, balance arm, sleeve and construction horizontal bridge, material attribute parameter and section characteristic parameter, and the system automatically generates the APDL command flow file of the current special-shaped towering tower crane. The system background can quickly start ANSYS, and call the command flow file to generate the corresponding model. By using the function of ANSYS, the parameterized static analysis of the towering tower crane is carried out. Through the input and setting of the related parameters, the static analysis command flow file can be generated, which can be read and analyzed by the system. The stress and strain results of the key nodes are obtained. 3) using the finite element method dynamic analysis theory, the finite element parameterized model of the plane bridge of the special-shaped towering tower crane is established, and the dynamic analysis is carried out. The result is taken as the objective function of the optimization design, and the optimization algorithm module of ANSYS is adopted. The dynamic optimization design of the bridge structure can effectively reduce the quality of the plane bridge of the special-shaped towering tower crane, improve the dynamic performance of the metal structure of the bridge, and lay a foundation for the optimization of the whole machine. The parameterized dynamic analysis of special-shaped towering tower crane is realized. The vibration frequency and natural mode of the structure can be obtained by setting the parameters of the dynamic analysis. 4) the rationality of the finite element parametric analysis system based on ANSYS/APDL is verified, and the efficiency of design and analysis is improved effectively.
【學(xué)位授予單位】：西安建筑科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TU61

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本文編號(hào)：2365020