本文關(guān)鍵詞：帶有腰繩裝置的桁架臂非線性應(yīng)力分析與研究

  更多相關(guān)文章： 桁架臂 腰繩 二階效應(yīng) 應(yīng)力

【摘要】：隨著大噸位履帶起重機(jī)的發(fā)展以及高強(qiáng)管材的使用,長細(xì)桁架臂不斷被采用。但由于剛性差的問題限制了臂架長度的增加,然而為了達(dá)到預(yù)定的起升高度及幅度,增加臂長是唯一的方式,于是研究長細(xì)桁架臂的非線性問題變得尤為重要。腰繩輔助裝置可以顯著改善臂架系統(tǒng)受力狀態(tài),解決臂架穩(wěn)定性差的問題,但是關(guān)于帶腰繩臂架系統(tǒng)的相關(guān)計(jì)算理論并不成熟。目前常用的有限元試算法會因建模復(fù)雜及非線性不收斂的問題而花費(fèi)大量時(shí)間成本。 針對上述問題,本文對帶腰繩長細(xì)桁架臂的受力特點(diǎn)進(jìn)行深入分析,并基于二階效應(yīng)理論及撓曲線微分方程推導(dǎo)臂架應(yīng)力計(jì)算公式。文中首先求取臂架僅在自重、臂頭彎矩、腰繩力影響下的截面彎矩及初撓度。臂架同時(shí)受軸向力,與前面的初撓度結(jié)合勢必會產(chǎn)生附加彎矩,然后計(jì)算附加彎矩對臂架應(yīng)力的影響,在假定軸向力保持不變的情況下將計(jì)算結(jié)果疊加,根據(jù)軸向壓彎構(gòu)件的受力特點(diǎn)計(jì)算臂架應(yīng)力。鑒于上述方法撓度計(jì)算的復(fù)雜性,為能同時(shí)獲取相應(yīng)的臂架應(yīng)力與撓度,本文對臂架非線性數(shù)值算法進(jìn)行了改進(jìn),并以MATLAB平臺為基礎(chǔ),編程實(shí)現(xiàn)了臂架應(yīng)力及撓度的計(jì)算。同時(shí)針對算例,分析了腰繩長度的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。論文的主要工作內(nèi)容及成果如下： (1)參閱相關(guān)文獻(xiàn)對履帶起重機(jī)桁架臂受力特點(diǎn)進(jìn)行深入分析,借助二階P-δ效應(yīng)理論及撓曲線微分方程對臂架應(yīng)力計(jì)算公式進(jìn)行了推導(dǎo),得到考慮臂架變形的二階效應(yīng)分析方法,通過該方法可以計(jì)算得臂架任意截面的應(yīng)力值。 (2)鑒于腰繩、變幅拉板均為剛度較小的柔性部件,受力時(shí)會產(chǎn)生變形。本文在二階效應(yīng)分析法基礎(chǔ)上,計(jì)算了腰繩及前拉板伸長量對計(jì)算結(jié)果的影響,計(jì)算結(jié)果表明,兩者變形對計(jì)算結(jié)果影響很小,在滿足設(shè)計(jì)要求的前提下可以忽略不計(jì) (3)上述二階效應(yīng)解析計(jì)算暫沒考慮臂架腹桿的影響。本文在考慮腹桿影響下對臂架慣性矩進(jìn)行等效,計(jì)算了腹桿對臂架應(yīng)力的影響。算例表明,腹桿剪力對臂架應(yīng)力影響不大,為簡化計(jì)算,可以不考慮腹桿剪力的影響。 (4)對臂架非線性數(shù)值算法進(jìn)行了改進(jìn),并增加臂架應(yīng)力計(jì)算環(huán)節(jié)。通過改進(jìn)后的算法可以快速得到臂架撓度及應(yīng)力兩計(jì)算結(jié)果。同時(shí)文中就實(shí)際算例,對腰繩長度的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則進(jìn)行了分析,并確定了不同臂長的最佳腰繩長度。
【關(guān)鍵詞】：桁架臂 腰繩 二階效應(yīng) 應(yīng)力
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TH213.7
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 目錄7-9
• 1 緒論9-18
• 1.1 履帶起重機(jī)概述9-10
• 1.2 履帶起重機(jī)臂架組合方式簡介10-12
• 1.3 履帶起重機(jī)市場形勢分析及未來發(fā)展趨勢12-14
• 1.3.1 履帶起重機(jī)市場形勢分析12
• 1.3.2 履帶起重機(jī)未來發(fā)展趨勢分析12-14
• 1.4 帶腰繩桁架臂非線性計(jì)算研究現(xiàn)狀14-16
• 1.5 本文的主要內(nèi)容及研究意義16-18
• 1.5.1 課題的研究背景及意義16-17
• 1.5.2 本文主要研究內(nèi)容17-18
• 2 履帶起重機(jī)桁架臂概述及非線性分析理論基礎(chǔ)18-26
• 2.1 履帶起重機(jī)桁架臂概述及非線性特性18-20
• 2.1.1 履帶起重機(jī)臂架結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與組成18-19
• 2.1.2 長細(xì)桁架臂的非線性特性19-20
• 2.2 臂架系統(tǒng)非線性分析及解析推導(dǎo)理論基礎(chǔ)20-25
• 2.2.1 腰繩輔助裝置工作原理及基本形式20-21
• 2.2.2 撓曲線微分方程21-23
• 2.2.3 階效應(yīng)理論基礎(chǔ)及研究現(xiàn)狀23-25
• 2.3 本章小結(jié)25-26
• 3 帶腰繩桁架臂非線性應(yīng)力計(jì)算方法研究26-44
• 3.1 臂架強(qiáng)度計(jì)算26-27
• 3.2 帶腰繩臂架系統(tǒng)受力分析27-30
• 3.2.1 起臂工況受力分析27-28
• 3.2.2 作業(yè)工況受力分析28-30
• 3.330-34
• 3.3.2 臂頭彎矩M_b作用下臂架彎矩?fù)隙扔?jì)算30-31
• 3.3.3 腰繩力作用下臂架彎矩?fù)隙扔?jì)算31-33
• 3.3.4 二階效應(yīng)分析法的計(jì)算流程33-34
• 3.4 算例分析34-42
• 3.4.1 臂架結(jié)構(gòu)參數(shù)及有限元建模計(jì)算34-36
• 3.4.2 有限元應(yīng)力值的選取36
• 3.4.3 計(jì)算結(jié)果對比分析36-42
• 3.5 本章小結(jié)42-44
• 4 影響臂架應(yīng)力的各因素分析44-55
• 4.1 拉板及腰繩伸長量對臂架應(yīng)力影響44-47
• 4.1.1 起臀工況計(jì)算結(jié)果對比分析44-45
• 4.1.2 小幅度計(jì)算結(jié)果對比分析45-46
• 4.1.3 大幅度計(jì)算結(jié)果對比分析46-47
• 4.2 腰繩長度對臂架應(yīng)力影響47-50
• 4.2.1 起臂工況腰繩長度對臂架應(yīng)力影響48-49
• 4.2.2 作業(yè)工況腰繩長度對臂架應(yīng)力影響49-50
• 4.3 腹桿體系對臂架應(yīng)力影響50-53
• 4.3.1 考慮腹桿影響的慣性矩等效方法50-51
• 4.3.2 計(jì)算結(jié)果對比分析51-53
• 4.4 本章小結(jié)53-55
• 5 基于MATLAB的帶腰繩臂架非線性計(jì)算55-66
• 5.1 帶腰繩臂架系統(tǒng)整體受力分析55-60
• 5.1.1 MATLAB數(shù)值分析55-56
• 5.1.2 計(jì)算工況非線性分析56-60
• 5.2 臂架系統(tǒng)非線性算例分析60-63
• 5.3 腰繩長度設(shè)計(jì)準(zhǔn)則63-65
• 5.4 本章小結(jié)65-66
• 結(jié)論66-67
• 參考文獻(xiàn)67-70
• 附錄A 基于MATLAB的臂架系統(tǒng)計(jì)算程序70-74
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況74-75
• 致謝75-76

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：603610