【摘要】： 大型浮吊是重要的海洋工程作業(yè)設(shè)備。浮吊在海上作業(yè)時(shí),受到海浪的作用會(huì)發(fā)生搖蕩運(yùn)動(dòng)。船舶的搖蕩運(yùn)動(dòng)對安裝在船上的起重機(jī)結(jié)構(gòu)和部件的安全工作產(chǎn)生影響。所以在設(shè)計(jì)浮吊時(shí),不僅要計(jì)算浮吊結(jié)構(gòu)在自重和吊重作用下的結(jié)構(gòu)變形與應(yīng)力和在不同回轉(zhuǎn)支承橡膠壓縮剛度時(shí)滾輪受力情況,而且要研究浮吊結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)特性,分析計(jì)算浮吊結(jié)構(gòu)在海浪作用下的動(dòng)力響應(yīng),以保證浮吊的安全工作。 浮吊結(jié)構(gòu)包括臂架、變幅鋼絲繩、系固鋼絲繩、桁框架、人字架、配重箱、回轉(zhuǎn)底盤總成及回轉(zhuǎn)支承等部件�；谟邢拊碚�,運(yùn)用ANSYS軟件建立了浮吊結(jié)構(gòu)三維有限元模型,并基于ANSYS平臺(tái)對浮吊結(jié)構(gòu)進(jìn)行了在自重和吊重作用下的靜力分析;研究了回轉(zhuǎn)支承橡膠墊剛度對滾輪受力均勻性的影響;進(jìn)行了模態(tài)分析和諧響應(yīng)分析,得到了浮吊結(jié)構(gòu)的振動(dòng)特性,以及以規(guī)則海浪作用下船的運(yùn)動(dòng)響應(yīng)為基礎(chǔ)激勵(lì)的浮吊結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。其中,建立三維有限元模型時(shí),采用了ANSYS中的SHELL63單元、BEAM188單元、LINK10單元、COMBIN14單元、MASS21單元和MATRIX27單元有效地模擬了浮吊各部分結(jié)構(gòu)。靜力分析過程中主要考慮浮吊結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度是否滿足。在回轉(zhuǎn)支承橡膠墊剛度對滾輪受力均勻性影響研究中,主要考查橡膠墊剛度變化時(shí)滾輪受力變化規(guī)律。模態(tài)分析中,通過計(jì)算在浮吊起吊7500t工況的模態(tài),得到浮吊結(jié)構(gòu)的振動(dòng)特性,為后續(xù)動(dòng)力分析計(jì)算打下基礎(chǔ)。諧響應(yīng)分析中,主要考查浮吊結(jié)構(gòu)以規(guī)則海浪作用下船的運(yùn)動(dòng)響應(yīng)為基礎(chǔ)激勵(lì)的位移響應(yīng)和應(yīng)力響應(yīng)。 通過本文的研究發(fā)現(xiàn),在靜力狀態(tài)下浮吊結(jié)構(gòu)滿足強(qiáng)度要求,在回轉(zhuǎn)底盤與桁框架梁連接處的應(yīng)力相對較大;橡膠墊壓縮剛度越小,滾輪受力越均勻。通過模態(tài)分析發(fā)現(xiàn),浮吊結(jié)構(gòu)的振型主要表現(xiàn)為主鉤鋼絲繩-吊重系統(tǒng)擺動(dòng)和臂架振動(dòng),振動(dòng)頻率都很低;第1和第2階模態(tài)為主鉤鋼絲繩-吊重系統(tǒng)擺動(dòng),其他階模態(tài)主要為臂架振動(dòng)。通過諧響應(yīng)分析發(fā)現(xiàn),海浪方向?yàn)?0°時(shí)浮吊動(dòng)力響應(yīng)比較大;吊重起升至比較高位置時(shí),浮吊動(dòng)力響應(yīng)比較大;因船舶橫搖大于縱搖,故浮吊的橫向位移大于縱向和垂向位移,鋼絲繩-吊重系統(tǒng)橫向擺角大于縱向擺角;臂架的最大動(dòng)應(yīng)力出現(xiàn)在根部主弦桿處,海浪載荷引起的浮吊結(jié)構(gòu)動(dòng)應(yīng)力小于材料屈服強(qiáng)度。 本文的研究是浮吊設(shè)計(jì)的關(guān)鍵課題。對浮吊結(jié)構(gòu)在靜態(tài)和動(dòng)態(tài)下強(qiáng)度的考查和性能的研究,檢驗(yàn)了浮吊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性,并提供一種預(yù)測浮吊在海浪作用下動(dòng)力響應(yīng)的方法,為浮吊設(shè)計(jì)提供參考。
【圖文】：

海交通大學(xué)碩士學(xué)位論文 第二章 全旋轉(zhuǎn)7500t浮吊結(jié)構(gòu)有限元模第二章 全旋轉(zhuǎn) 7500t 浮吊結(jié)構(gòu)有限元模型全旋轉(zhuǎn) 7500 噸浮吊，如圖 2-1，是一艘?guī)ё院焦δ艿拇笮推鹬毓こ檀�，可于無限航區(qū)，并可在指定區(qū)域作業(yè)。該起重船總長 239.0m，型寬 217.0m，作業(yè)時(shí)吃水 13.8m，航行時(shí)吃水 8m。該起重船的最大起重量 7500t×45m（狀態(tài)下），全旋轉(zhuǎn)時(shí)為 4000t×40m。本起重船主要用于重型橋梁安裝工程及工程和重件吊裝等。該機(jī)具備目前世界最大的單機(jī)起吊能力。起重機(jī)的臂架為高強(qiáng)鋼板焊接而成的桁架結(jié)構(gòu)，，旋轉(zhuǎn)支撐采用雙層圓筒體聯(lián)接在船體，上面加旋轉(zhuǎn)滾輪、滾道，雙層圓筒體的直徑約為 35 米。旋轉(zhuǎn)滾輪為四排多滾輪。

鋼絲繩 2.系固鋼絲繩 3.人字架 4. 桁框架 5. 配重箱 6. 回轉(zhuǎn)支承結(jié)構(gòu) 7.回轉(zhuǎn)成 8.臂架 9.吊重 10.主鉤鋼絲繩圖 2-2 浮吊有限元模型型的直角坐標(biāo)系 X 正方向(下文所指前方)為臂架方向，Y 正方向方向)為浮吊的高度方向，Z 的正方向用右手法則確定。坐標(biāo)原點(diǎn)中心線和船甲板面的交點(diǎn)處。吊有限元模型用 ANSYS 軟件建立，共 38702 個(gè)單元。在回轉(zhuǎn)底盤、前端梁、后端梁、前滾輪梁、后滾輪梁、側(cè)滾輪梁、前承軌梁、頂升支架采用了 SHELL63 單元模擬，其它結(jié)構(gòu)采用 BEAM188 單載重采用 MASS21 單元模擬。滾輪和中心支承架的滾子軸承的滾縮剛度的 LINK10 單元模擬。滾輪處的橡膠墊用 COMBIN14 單元和系固鋼絲繩采用只有拉伸剛度的 LINK10 單元模擬。浮吊的人字框架等結(jié)構(gòu)用 BEAM188 單元模擬。機(jī)構(gòu)及底架簡化成質(zhì)量塊，放的位置，用MASS21單元模擬。主鉤鋼絲繩和吊重組成單擺，用MA立其剛度矩陣。
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號(hào)】：P75

【引證文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2651871