本文關(guān)鍵詞：橢圓伸縮吊臂動態(tài)特性研究與輕量化設(shè)計，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：當前,鐵路起重機已經(jīng)成為保證鐵路暢通不可或缺的重要裝備,作為鐵路起重機的主要承載構(gòu)件,伸縮吊臂的設(shè)計合理與否對起重機的承載能力、整機實用性和安全可靠性有很大影響。同時,隨著鐵路起重機大型化、高速化,伸縮吊臂的動態(tài)特性越來越不容忽視。本文以鐵路救援起重機三節(jié)伸縮吊臂為研究對象,探析了橢圓形伸縮吊臂動態(tài)特性,并對其結(jié)構(gòu)輕量化技術(shù)進行了研究。主要內(nèi)容如下：(1)基于Ansys workbench協(xié)同仿真平臺,完成了新型橢圓形截面伸縮吊臂的參數(shù)化建模、有限元分析。采用目標驅(qū)動優(yōu)化模塊對橢圓形截面伸縮吊臂進行輕量化設(shè)計。研究了各輸入與輸出參數(shù)的相關(guān)性、靈敏度。優(yōu)化后的伸縮吊臂自重降低了27.97%,輕量化設(shè)計效果顯著。(2)為研究伸縮吊臂在吊重被突然提升離地、吊重懸空靜止時開始起升、吊重勻速上升時制動三種工況的真實動態(tài)特性,引入了鋼絲繩阻尼系數(shù),建立了運動微分方程,推導(dǎo)出相應(yīng)工況的動態(tài)載荷的理論計算公式,得出了載荷時程曲線。(3)采用模態(tài)分析得出橢圓形截面伸縮吊臂前六階模態(tài)振型與固有頻率。諧響應(yīng)分析對各振型與頻率進行篩選,得出：變幅平面內(nèi)頻率2.8Hz與16.4Hz,回轉(zhuǎn)平面內(nèi)頻率2.2Hz與12.5Hz為所在平面的共振頻率,并用具體數(shù)據(jù)對比說明：變幅平面第二階固有頻率為橢圓形截面伸縮吊臂最易發(fā)生共振的頻率。(4)給出了伸縮吊臂瞬態(tài)動力學的常用求解方法。研究了載荷頻率與伸縮吊臂固有頻率比值對橢圓形截面伸縮吊臂最大應(yīng)力的影響,得出了關(guān)系曲線圖。曲線表明頻率比在0.6-1.4之間,伸縮吊臂應(yīng)力變化非常大,比值為1時達到峰值。對比了共振與非共振情況下橢圓形截面伸縮吊臂振動情況。結(jié)果表明：在共振區(qū)間,即使載荷振幅衰減較快,橢圓形截面伸縮吊臂振幅同樣會急速攀升,最大應(yīng)力很容易超過材料的屈服極限。(5)采用了指數(shù)衰減函數(shù)模擬伸縮吊臂卸載過程。研究了卸載時間與伸縮吊臂卸載后由于振動產(chǎn)生的最大應(yīng)力之間的關(guān)系。并對不同卸載時間的振動曲線進行了分析。結(jié)果表明：卸載時間小于0.1 s時,最大應(yīng)力將大于橢圓形截面伸縮吊臂靜態(tài)分析中的最大應(yīng)力值,這可能超過橢圓形截面伸縮吊臂許用應(yīng)力值,給伸縮吊臂帶來破壞。在0-0.4s之間,應(yīng)力下降非常迅速,之后趨于平緩。因此,應(yīng)盡可能的延長卸載時間,減小振動。
【關(guān)鍵詞】：橢圓形截面 伸縮吊臂 輕量化設(shè)計 動態(tài)載荷 共振 頻率比 卸載時間
【學位授予單位】：西南交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TH218
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 緒論11-18
• 1.1 研究背景11-12
• 1.1.1 工程機械發(fā)展現(xiàn)狀與美好前景11
• 1.1.2 選題背景及工程意義11-12
• 1.2 伸縮吊臂截面型式12-13
• 1.3 靜態(tài)優(yōu)化設(shè)計技術(shù)與伸縮吊臂優(yōu)化研究現(xiàn)狀13-16
• 1.3.1 靜態(tài)優(yōu)化設(shè)計技術(shù)13-15
• 1.3.2 伸縮吊臂優(yōu)化研究現(xiàn)狀15-16
• 1.4 結(jié)構(gòu)動力學分析技術(shù)與伸縮吊臂動力學研究現(xiàn)狀16-17
• 1.4.1 結(jié)構(gòu)動力學分析技術(shù)16
• 1.4.2 伸縮吊臂動力學研究現(xiàn)狀16-17
• 1.5 論文研究的主要內(nèi)容17-18
• 第2章 橢圓形伸縮吊臂輕量化設(shè)計18-42
• 2.1 Ansys workbench簡介18-19
• 2.2 橢圓形截面19-20
• 2.3 參數(shù)化幾何建模20
• 2.4 橢圓形截面伸縮吊臂有限元分析20-29
• 2.4.1 材料選擇20-21
• 2.4.2 網(wǎng)格劃分21-23
• 2.4.3 邊界條件23-24
• 2.4.4 載荷計算24-25
• 2.4.5 求解及后處理25-29
• 2.5 橢圓形截面伸縮吊臂輕量化設(shè)計29-41
• 2.5.1 優(yōu)化數(shù)學模型30
• 2.5.2 樣本設(shè)計30-33
• 2.5.3 響應(yīng)面設(shè)計33-37
• 2.5.4 參數(shù)相關(guān)性分析37-39
• 2.5.5 優(yōu)化及結(jié)果分析39-41
• 2.6 本章小結(jié)41-42
• 第3章 伸縮吊臂的動載荷計算42-50
• 3.1 工況一：吊重懸空靜止時開始起升42-46
• 3.2 工況二：吊重被突然提升離地46-47
• 3.3 工況三：吊重勻速上升時制動47-48
• 3.4 工況四：吊重卸載48-49
• 3.5 本章小結(jié)49-50
• 第4章 橢圓形截面伸縮吊臂動力學特性分析50-59
• 4.1 橢圓形截面伸縮吊臂模態(tài)分析50-55
• 4.1.1 模態(tài)分析理論51
• 4.1.2 常見模態(tài)分析方法51-53
• 4.1.3 基于Ansys workbench的橢圓形截面伸縮吊臂模態(tài)分析53-55
• 4.2 橢圓形截面伸縮吊臂諧響應(yīng)分析55-58
• 4.2.1 諧響應(yīng)分析理論55-56
• 4.2.2 基于Ansys workbench的橢圓形截面伸縮吊臂諧響應(yīng)分析56-58
• 4.3 本章小結(jié)58-59
• 第5章 瞬態(tài)動力學響應(yīng)分析59-71
• 5.1 瞬態(tài)動力學分析理論59-60
• 5.2 瞬態(tài)動力學數(shù)值算法60-62
• 5.2.1 Rayleigh-Ritz分析法60
• 5.2.2 子空間迭代法60-61
• 5.2.3 Lanczos法61-62
• 5.3 相關(guān)參數(shù)設(shè)置62
• 5.3.1 積分步長的合理選取62
• 5.3.2 阻尼的合理選取62
• 5.4 工況二下橢圓形截面伸縮吊臂瞬態(tài)動力學分析62-67
• 5.4.1 載荷選取62-63
• 5.4.2 結(jié)果分析63-67
• 5.5 工況四下橢圓形截面伸縮吊臂瞬態(tài)動力學分析67-69
• 5.5.1 載荷選取67-68
• 5.5.2 結(jié)果分析68-69
• 5.6 本章小結(jié)69-71
• 結(jié)論71-73
• 致謝73-74
• 參考文獻74-77
• 攻讀學位期間發(fā)表的學術(shù)論文及科研成果77

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前5條

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中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

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2 王述真;大型龍門起重機主梁結(jié)構(gòu)動態(tài)優(yōu)化設(shè)計方法研究[D];武漢理工大學;2009年

  本文關(guān)鍵詞：橢圓伸縮吊臂動態(tài)特性研究與輕量化設(shè)計，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：346375