風荷載是起重機設計及運行時的重要荷載,近年來門式起重機呈現(xiàn)"大型化""柔性化"的發(fā)展趨勢。大型門式起重機受其結(jié)構特性影響,對風荷載極其敏感,現(xiàn)行《起重機設計規(guī)范》僅通過風力系數(shù)及擋風折減系數(shù)對起重機迎風面的靜風荷載進行界定,因而無法獲得起重機各表面的風荷載分布情況。為解決這一問題,利用計算流體力學（computational fluid dynamics,CFD）軟件對大型門式起重機的風場繞流特性進行仿真分析,并運用單向流固耦合方法將風荷載數(shù)據(jù)引入起重機計算結(jié)構力學模型并進行有限元分析,從而獲得自然風場中大型門式起重機的風荷載響應,并將它與根據(jù)《起重機設計規(guī)范》計算得到的結(jié)果進行對比。結(jié)果表明:利用計算流體力學仿真分析得到的起重機整機風荷載與根據(jù)《起重機設計規(guī)范》計算得到的結(jié)果相近,但基于流固耦合方法所得的起重機結(jié)構應力大22.77%,結(jié)構應變大17.23%,這是因為自然風場中起重機各表面均受風荷載影響,而《起重機設計規(guī)范》僅對迎風面風荷載進行量化,忽略了流體在非迎風面產(chǎn)生的負壓以及黏性力作用;門式起重機的主梁及支腿為串列結(jié)構,上游結(jié)構對下游結(jié)構有屏蔽效應,使得下游結(jié)構表面為負壓,且屏... 

【文章來源】：工程設計學報. 2020,27(02)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

大型門式起重機結(jié)構示意圖

如圖2所示，門式起重機計算流體力學仿真模型上游來流區(qū)域長度為3L(L為起重機主梁長度），下游尾流區(qū)域長度為4L，總高度為5L，下邊界與起重機下橫梁底部的距離為大車車輪直徑，左右兩側(cè)展向長度各為3L。入口邊界條件采用速度入口，參考《規(guī)范》中起重機工作狀態(tài)：設計風速U=20 m/s，來流湍流強度為5%；出口邊界條件為壓力出口，出口壓力為0 Pa；左右及上下邊界為無滑移壁面。在門式起重機表面以及地面建立一定厚度的邊界層，設置網(wǎng)格精度參數(shù)y+=300，第1層網(wǎng)格的高度y0=0.006 m，網(wǎng)格增長率為1.2，并對起重機周圍流場進行局部加密，最終生成的計算流體力學仿真模型包含3 184 386個單元及796 945個節(jié)點，如圖3所示。

在門式起重機表面以及地面建立一定厚度的邊界層，設置網(wǎng)格精度參數(shù)y+=300，第1層網(wǎng)格的高度y0=0.006 m，網(wǎng)格增長率為1.2，并對起重機周圍流場進行局部加密，最終生成的計算流體力學仿真模型包含3 184 386個單元及796 945個節(jié)點，如圖3所示。2.4 大型門式起重機計算結(jié)構力學仿真模型


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