本文選題：塔式起重機(jī) + 幾何非線性��； 參考：《太原科技大學(xué)》2012年碩士論文

【摘要】：由于我國高層建筑的增多、工期的緊迫性，，這樣必然要求用于高層建筑的塔式起重機(jī)的高度越高、使用更頻繁；金屬結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)設(shè)計方法在起重機(jī)上的廣泛應(yīng)用，塔式起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)在最大設(shè)計載荷下的非彈性與穩(wěn)定性效應(yīng)做到了全面合理的考慮，塔機(jī)的線彈性分析設(shè)計已經(jīng)滿足不了需求，塔機(jī)經(jīng)常工作在大位移小應(yīng)變的幾何非線性范疇。 在這種趨勢下，塔機(jī)結(jié)構(gòu)柔度增大，動靜態(tài)變形也增大。對于塔機(jī)的桿件而言，變形很小是小應(yīng)變狀態(tài)，塔機(jī)總體是大位移，這樣來說屬于大位移幾何非線性范疇。塔機(jī)結(jié)構(gòu)主要承受壓彎載荷，壓力載荷會降低結(jié)構(gòu)的剛度。當(dāng)結(jié)構(gòu)發(fā)生大位移變形時，基于小位移假定的線性分析會導(dǎo)致較大的誤差，傳統(tǒng)的小位移線性分析已經(jīng)滿足不了現(xiàn)代工程實際的要求，所以必須對塔機(jī)結(jié)構(gòu)采用大位移分析。 本文以結(jié)構(gòu)幾何非線性有限元理論為基礎(chǔ)，把影響塔機(jī)塔身水平側(cè)移的大位移小應(yīng)變的幾何非線性的高階項考慮進(jìn)去，建立了塔機(jī)塔身在軸向力、彎矩和水平力作用下力和位移的剛度方程，利用FORTRAN語言編程求解；另外，利用有限元軟件ANSYS分析塔機(jī)的幾何非線性側(cè)移，兩種方法下的數(shù)值計算結(jié)果，與SAP2000計算的塔機(jī)塔身水平線彈性側(cè)移比較其非線性側(cè)移比線彈性側(cè)移大13％左右，說明了塔機(jī)靜剛度的修改是合理的，并且對塔機(jī)的動靜剛度提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支撐，為塔機(jī)的截面設(shè)計提供參考。 對塔式起重機(jī)利用計算機(jī)建立虛擬樣機(jī)模型，對各機(jī)構(gòu)、結(jié)構(gòu)在一定的工況下進(jìn)行動力學(xué)仿真分析，得到塔機(jī)虛擬樣機(jī)在某一工況下的相關(guān)動力學(xué)響應(yīng)，為實際中的塔機(jī)設(shè)計和校核提供有力的數(shù)據(jù)支持。 本文以F_120B塔機(jī)為研究對象，在三維軟件Pro/E中建立塔機(jī)的簡化模型，通過其與動力學(xué)仿真軟件ADAMS的接口軟件Mechanism/Pro導(dǎo)入到ADAMS中，利用ANAYS生成的起重臂的模態(tài)中性文件，導(dǎo)入到ADAMS中，建立塔身起重機(jī)的剛?cè)狁詈咸摂M樣機(jī)模型，實現(xiàn)在不同工況組合下塔機(jī)的多體動力學(xué)仿真，可以為塔機(jī)設(shè)計的完善和優(yōu)化提供數(shù)據(jù)支持，有效的縮短產(chǎn)品設(shè)計周期并且降低產(chǎn)品的研究費(fèi)用。
[Abstract]:Because of the increase of high-rise buildings and the urgency of the construction period in our country, the higher the height of tower cranes used in high-rise buildings, the more frequently they are used, and the wide application of the limit state design method of metal structures in cranes. The inelastic and stability effects of tower crane metal structure under maximum design load have been considered comprehensively and reasonably, and the linear elastic analysis design of tower crane can not meet the demand. Tower cranes often work in the geometric nonlinear category of large displacement and small strain. Under this trend, the structural flexibility of tower crane increases, and the dynamic and static deformation also increases. For the tower crane, the small deformation is a small strain state, and the tower crane is a large displacement, which belongs to the geometric nonlinear category of large displacement. Tower crane structure is mainly subjected to bending load, pressure load will reduce the stiffness of the structure. When the large displacement deformation occurs, the linear analysis based on the small displacement assumption will lead to a large error. The traditional small displacement linear analysis can not meet the requirements of modern engineering, so it is necessary to use the large displacement analysis for the tower crane structure. Based on the finite element theory of structural geometric nonlinearity and taking into account the high order term of geometric nonlinearity which affects the horizontal displacement and small strain of tower body, the axial force of tower body is established. The stiffness equation of force and displacement under the action of bending moment and horizontal force is solved by FORTRAN language, in addition, the geometric nonlinear lateral displacement of tower crane is analyzed by finite element software ANSYS. Compared with the horizontal displacement of tower calculated by SAP2000, the nonlinear lateral displacement is about 13% larger than the linear elastic lateral displacement, which shows that the modification of static stiffness of tower crane is reasonable, and provides accurate data support for the static and static stiffness of tower crane. It provides reference for the section design of tower crane. The virtual prototype model of tower crane is established by computer. The dynamic simulation analysis of each mechanism and structure is carried out under a certain working condition, and the dynamic response of the tower crane virtual prototype under a certain working condition is obtained. To provide effective data support for tower crane design and check in practice. In this paper, a simplified model of the tower crane is established in the 3D software Pro-E, which is imported into Adams by means of the interface software Mechanism / Pro of the dynamic simulation software Adams, and the modal neutral file of the starting arm generated by Anays is imported into Adams by using the modal neutral file generated by ANAYS. The rigid-flexible coupling virtual prototype model of tower crane is established, and the multi-body dynamics simulation of tower crane under different working conditions is realized, which can provide data support for the improvement and optimization of tower crane design. Effectively shorten the product design cycle and reduce the cost of product research.
【學(xué)位授予單位】：太原科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：TH213.3

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本文編號：2044913