柔性悬挂对门式起重机动力响应影响的研究

摘要

龙门起重机的动力学相关文献虽然已经很多。但是，对于柔性悬挂与整机结构的耦合动力响应问题一直未得到很好地解决，特别是在起重机起升工况以及大小车水平运行制动工况下，柔性悬挂的动力学特性及其对整机动态响应的影响值得继续探讨，这对目前的起重机设计具有借鉴意义。
　　 论文以某型集装箱龙门起重机为研究对象，运用结构动力学、数值分析以及有限元法等理论、借助ANSYS和MATLAB软件，分别采用振动系统理论分析和有限元软件计算两种手段，在借鉴前人研究成果的基础上，对柔性悬挂的动力学特性及其对整机动态响应的影响做了全面分析，主要内容包括：
　　 (1)指出了少自由度振动系统模型、有限元法、虚拟样机技术三种方法在动力学研究中的优势和不足，提出在起重机动力学研究中，应将三者相结合的综合研究方法。
　　 (2)对起重机动力学领域的热点，即起升动态响应的问题做了全新分析，建立了时变系统的二自由度振动系统模型，并对时变系统动力学模型的求解过程、求解方法做了详述。并以JMQ3543型龙门起重机为例，做了验证性求解。
　　 (3)建立了货载摆动的少自由度振动系统模型，对龙门起重机小车制动过程的动态响应问题做了分析，指出了货载摆动对整机动态响应的影响。
　　 (4)运用ANSYS，建立了JMQ3543型龙门起重机包括柔性悬挂在内的整机有限元模型，指出了建模过程中需要注意的一些问题，并对模型做了静力学求解。
　　 (5)综合运用ANSYS的动力学求解器对龙门起重机做了模态分析对起升过程动态响应做了瞬态动力学分析，对小车制动过程作了瞬态动力学分析。指出了利用有限元法进行起重机动力学分析需要注意的问题、优缺点以及解决手段。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1立题背景及研究意义

1.2国内外研究现状与发展方向

1.3论文研究的主要内容

第2章起重机动力学综述

2.1起重机动力学研究的三个方面

2.2起重机动力学的研究方法

2.2.1动载系数法

2.2.2少自由度系统模型的动力学计算

2.2.3有限元法的动力学计算

2.2.4虚拟样机的动态仿真分析

2.3相关分析软件概述

2.4龙门起重机动力学研究现状及不足

2.5本章小结

第3章柔性悬挂对起升过程动态响应的影响分析

3.1起升载荷动载系数

3.2经典的二自由度振动系统模型

3.3变刚度、变激励、变质量的振动系统模型

3.3.1龙门起重机起升过程振动模型的建立

3.3.2少自由度振动系统微分方程的建立

3.3.3微分方程的参数确定

3.3.4微分方程的求解方法

3.3.5微分方程的求解过程

3.4验证求解

3.4.1突然加载的工况分析

3.4.2平稳起升的工况分析

3.4.3柔性悬挂对结构动态响应的影响

3.5本章小结

第4章柔性悬挂对运行过程动态响应的影响分析

4.1整机或小车水平运行的惯性载荷

4.2货载的摆动对整机结构的影响

4.2.1小车制动阶段的货载摆动微分方程

4.2.2自由摆振阶段的货载摆动微分方程

4.2.3制动过程的货载摆动微分方程

4.2.4小车制动阶段的水平惯性力

4.2.5自由摆振阶段的水平惯性力

4.3本章小结

第5章龙门起重机结构有限元模型的建立

5.1 JMQ3543型龙门起重机结构组成及其技术参数

5.2 ANSYS环境下的龙门起重机有限元模型

5.2.1龙门起重机模型的单元选取

5.2.2整机结构的梁单元建模

5.2.3柔性悬挂的简化及其单元选取

5.3整机模型的静力求解及其验证

5.4本章小结

第6章龙门起重机整机瞬态动力学分析

6.1模态分析

6.1.1 ANSYS的模态分析方法

6.1.2 JMQ3543龙门起重机模态分析结果

6.2起升冲击的瞬态动力学分析

6.2.1 ANSYS的瞬态动力学方法

6.2.2起升冲击分析需要注意的问题

6.2.3起升冲击分析的求解结果

6.3小车水平制动激励下的瞬态响应

6.3.1货载摆动下的动力学分析

6.3.2刚性固结假设下的动力学分析

6.3.3不同求解方式的结果比较

6.4本章小结

第7章结论与展望

7.1全文总结

7.2全文展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及科研项目