【摘要】： 由于修訂GB／T3811-83《起重機設計規(guī)范》的需要，本文首先對塔式起重機結(jié)構(gòu)的靜剛性進行了研究。通過對正在使用塔機的實物測試及理論分析，提出了塔式起重機結(jié)構(gòu)靜剛性的合理控制值，并通過了《起重機設計規(guī)范》修訂組各位專家的鑒定評審。同時，給出了與目前靜剛性檢測方法對應的塔機結(jié)構(gòu)靜位移理論計算方法，以及工作狀態(tài)下靜位移的計算方法。 鑒于《起重機設計規(guī)范》“修訂稿”對起重機的剛性要求僅作為推薦值而不作為硬性規(guī)定值，因此，提出了利用二級模糊綜合評判方法確定塔式起重機靜剛性控制值的方法，以綜合考慮設計水平、制造水平及使用條件等因素對塔機靜剛性的影響，為新的《起重機設計規(guī)范》的靈活應用提供了切實可行的理論及方法，并給出了應用實例。 對塔式起重機動態(tài)性能影響最大的動態(tài)特性參數(shù)主要是塔身的動剛性，動剛性通常以固有頻率來衡量。分別按集中參數(shù)法及有限元方法建立了塔式起重機結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的動力學模型。按集中參數(shù)法建立的少自由度模型包括四自由系統(tǒng)、三自由度系統(tǒng)、二自由度系統(tǒng)及單自由度系統(tǒng)，對二自由度系統(tǒng)及單自由度系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)固有頻率給出了簡化計算公式。通過實例驗算證明，少自由度系統(tǒng)或簡化計算公式的計算精度可以滿足工程設計的要求。 提出了塔式起重機結(jié)構(gòu)動態(tài)優(yōu)化設計方法，并建立了以動剛性為優(yōu)化目標的塔機結(jié)構(gòu)系統(tǒng)動態(tài)優(yōu)化數(shù)學模型。首先通過模態(tài)分析及諧響應分析確定影響塔機動態(tài)性能的關(guān)鍵模態(tài)頻率，并以該階頻率作為目標函數(shù)；相對該優(yōu)化目標，對所有結(jié)構(gòu)參數(shù)進行了靈敏度分析，以確定塔機動態(tài)優(yōu)化的設計變量；以塔機結(jié)構(gòu)系統(tǒng)質(zhì)量、靜強度、靜剛性、動態(tài)位移響應幅值等作為約束條件，建立了動態(tài)優(yōu)化的數(shù)學模型。實例分析表明，優(yōu)化后的塔機結(jié)構(gòu)系統(tǒng)不僅靜、動態(tài)性能大大提高，而且有效減輕了結(jié)構(gòu)質(zhì)量，提高了經(jīng)濟性能。利用動態(tài)優(yōu)化設計方法，可以在設計階段控制塔機結(jié)構(gòu)的動態(tài)性能。 提出了利用有限元方法、正交試驗法、神經(jīng)網(wǎng)絡及遺傳算法對塔機結(jié)構(gòu)系統(tǒng)進行動態(tài)優(yōu)化設計的方法。有限元方法可以進行結(jié)構(gòu)的模態(tài)分析、諧響應分析及靈敏度分析，用于確定動態(tài)優(yōu)化的目標函數(shù)及設計變量，以及計算BP神經(jīng)網(wǎng)絡所需樣本點數(shù)據(jù)；利用正交試驗法設計神經(jīng)網(wǎng)絡樣本，可以選取最少的樣本數(shù)量，得到均衡全面的樣本分布；利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡建立塔機結(jié)構(gòu)系統(tǒng)動態(tài)分析模型，該模型可以取代傳統(tǒng)的有限元模型，實現(xiàn)振動系統(tǒng)的快速重分析；利用遺傳算法對所建立的神經(jīng)網(wǎng)絡模型尋優(yōu)，可得到全局意義上的最優(yōu)解。
【學位授予單位】：西南交通大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2006
【分類號】：TH213.3
【圖文】：

對三自由度及四自由度系統(tǒng)可采用矩陣迭代法計算其固有頻率，二自由度及單自由度系統(tǒng)則可用式(3一18)及式(3一19)計算。有限元模型(圖3一3)利用大型有限元分析程序ANSYS求解。整個塔機結(jié)構(gòu)離散成318個梁單元，’597個桿單元，以及4個質(zhì)量單元，單元總數(shù)919個，節(jié)點總數(shù)641個。對該固定式塔機，按固定支座約束塔身底部主肢四個節(jié)點的全部6個自由度。各種計算模型得到的系統(tǒng)固有頻率見表3一1，表中誤差為與有限元方法比較所得。根據(jù)有限元計算得到的振型圖表明，第一階頻率對應塔身在變幅平面的左右擺動:第二階頻率對應塔身在變幅平面內(nèi)的左右擺動、臂架在該平面的上下擺動、以及吊重的上下擺動;第三階頻率對應臂架及吊重的上下擺動;第四階頻率對應吊重的上下擺動。由表3一1可以看出

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本文編號：2744934