本文關鍵詞：大噸位橋門式起重機主梁撓度預測方法研究　出處：《西南交通大學》2017年博士論文　論文類型：學位論文

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【摘要】：起重機械是國民工業(yè)重要的基礎設備,應用十分廣泛,全國在用的起重機械約210萬臺,其安全問題人們倍加關注。我國對起重機實行強制檢驗制度,在檢驗橋門式起重機時,主梁在額載下的撓度是檢驗的重要項目,以此判斷金屬結(jié)構(gòu)的靜剛度是否滿足要求。此時需要額定噸數(shù)的砝碼,大噸位橋門式起重機在這項檢驗中所需費用昂貴。另外,有時由于使用地點和環(huán)境的限制無法進行起重機額定載荷試驗測試。若不進行起重機額定載荷試驗,該機的后續(xù)使用是非法的,同時也會給安全生產(chǎn)帶來巨大隱患。諸如此類情況大量存在,在工程實際應用中,針對檢測砝碼重量不足的情況下,評估起重機結(jié)構(gòu)的靜剛度是檢測中亟需解決的問題,因此,研究大噸位橋門式起重機主梁撓度預測方法十分必要,也非常有意義。傳統(tǒng)的起重機主梁撓度預測方法多是線性的,計算精度有待提高。本文針對大噸位橋門式起重機主梁撓度預測方法展開了深入的研究,借助于廣義剛度概念,采用了經(jīng)典彈性理論分析、能量法、支持向量機理論和試驗研究相結(jié)合的方法,考慮了橋門式起重機的加載歷程、疲勞程度、使用年限、主梁拱度、走臺布置、小車軌道、生產(chǎn)制造工藝和安裝工藝等外部因素對撓度的影響,通過小載荷試驗檢測結(jié)果準確地預測大噸位橋門式起重機主梁撓度。這為大噸位橋門式起重機檢驗檢測及主梁撓度預測提供了具有理論意義和實用價值的方法。本文完成的主要工作有：1.通過研究兩側(cè)支腿彎矩與主梁跨中撓度的關系,應用虛功原理、卡氏定理進行分析計算,構(gòu)造Lagrange函數(shù),得出剛度比越大水平約束力越�。粍偠缺仍叫≈髁簱隙仍叫。辉谄渌蛩�(如溫度等)影響很小時,將兩側(cè)支腿設計成相同尺寸,這樣結(jié)構(gòu)剛度最好,用料最省,也就是當兩支腿慣性矩相等時,門架結(jié)構(gòu)剛度最好。剛度比在0.5-1.5較為合理,不宜超過2.2,也不宜小于0.3。2.三次小載荷法在左、右支腿慣性矩不同時,采用了經(jīng)典力學理論和能量法推導出主梁撓度多項式；通過小載荷試驗數(shù)據(jù)對撓度多項式系數(shù)進行標定,得到撓度預測函數(shù),進行撓度預測。三次小載荷法能夠準確預測大噸位橋門式起重機主梁撓度,而且可以通過計算機程序?qū)崿F(xiàn),簡便易行,可操作性強。在使用現(xiàn)場只有固定重量的小載荷時,提出主梁三位置小載荷試驗法預測撓度,它通過在主梁跨內(nèi)l/2、l/3、2l/3處分別測量小載荷下的主梁撓度值,根據(jù)大噸位橋門式起重機撓度分析計算的表達式,可以求得主梁和兩側(cè)支腿的實際慣性矩。然后根據(jù)結(jié)構(gòu)主梁和兩側(cè)支腿的實際慣性矩可以準確預測額定噸位時橋門式起重機的撓度。3.在考慮主梁彎曲、支腿彎曲和軸向力及二次彎矩的耦合作用的情況下,應用最小勢能原理,基于變分法推導出門架結(jié)構(gòu)主梁跨中撓度的非線性解析解,撓度的非線性解析解較原有的計算公式,計算精度提高12%左右。4.通過試驗對門架結(jié)構(gòu)加載變形規(guī)律進行了研究,可知撓度與載荷不是線性關系,在加載初期,門架結(jié)構(gòu)剛度大,然后減小后又增加,再減小再增加；門架結(jié)構(gòu)在載荷達到一定時,載荷-撓度曲線會出現(xiàn)一個轉(zhuǎn)折點,然后結(jié)構(gòu)趨于穩(wěn)定。隨著載荷增加,門架結(jié)構(gòu)變形,撓度增加率減小,結(jié)構(gòu)相對于跨中載荷的剛度增加。即在跨中加載時,門架結(jié)構(gòu)的變形抵抗外載做功。亦即門架結(jié)構(gòu)變形后,使結(jié)構(gòu)剛度增大(相對于該加載位置)。門架結(jié)構(gòu)承載后不僅產(chǎn)生撓度,而且產(chǎn)生側(cè)移,側(cè)移量與撓度同載荷也是非線性關系。5.研究了將起重機領域知識與支持向量回歸機相融合得到基于支持向量機撓度預測的方法。支持向量機的輸入向量因子包含了結(jié)構(gòu)主要參數(shù)對撓度的影響。起重機撓度實際檢測數(shù)據(jù)和實驗數(shù)據(jù)包含了起重機的使用年限、疲勞程度、主梁拱度、重載作業(yè)次數(shù)、走臺布置、小車軌道、生產(chǎn)工藝和安裝水平等因素對撓度的影響。通過試驗和實測數(shù)據(jù)訓練支持向量機模型,然后優(yōu)化模型參數(shù),最終得到支持向量機預測模型,即支持向量回歸機的決策函數(shù),實現(xiàn)撓度預測。大噸位橋門式起重機傳統(tǒng)的撓度預測方法有很多局限性,應用本文的研究成果既可以極大降低載荷試驗的成本,也降低了質(zhì)檢部門的檢測成本和工作負荷,同時縮短了檢驗周期,實現(xiàn)高效、節(jié)能的目的,具有重要意義和廣闊的應用前景。
【學位授予單位】：西南交通大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TH215

【參考文獻】

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本文編號：1322269