带斗门座起重机卸料过程动态特性分析研究

摘要

带斗门座起重机是港口散货码头的主要设备，由于其工作环境恶劣，工作繁重，而且开斗卸料和物料冲击漏斗时，对带斗门座起重机结构的冲击特别大，引起结构的剧烈振动，容易使得结构疲劳破坏。所以对带斗门座起重机实际工作过程中的动态问题的研究越来越迫切，通过对其动态特性的研究，找出控制其动态特性的方法。
　　 本文以带斗门座起重机为研究对象，以有限元分析软件ANSYS为手段，应用有限元法、机械振动和结构动力学的理论知识，采用数学建模和数值仿真相结合的方法，对该类型起重机的动、静态特性进行了更深入的研究分析，取得了一些有意义的成果，主要工作包括以下几方面：
　　 (1)运用有限元分析软件ANSYS11.0对选定的带斗门座起重机金属结构进行实体建模，并对其模型进行静力学分析。
　　 (2)计算工况为带斗门座起重机整个卸料过程，并将这种工况下的载荷加以处理，得出此工况下的动载变化规律，求出动载数据以及动载曲线，并转化为外部激励。运用少自由度模型法将选定对象加以简化，建立其动力学模型。
　　 (3)分析物料从开斗卸料到物料冲击漏斗的整个卸料过程的各个卸料阶段的理想状态(即物料对抓斗和漏斗没有同时作用过程)下的结构的动态响应，求出其卸料各阶段的位移响应和速度响应表达式，并用MATLAB软件画出其对应的位移响应和速度响应曲线，对结果进行分析，找出影响卸料动载的因素，为卸料动载的控制提供一些建设性的意见。
　　 (4)对带斗门座起重机的实际工作状态(即物料对抓斗和漏斗有同时作用过程)下的卸料各阶段进行理论分析，得出其卸料各阶段的位移表达式，并用MATLAB软件画出其对应的位移响应曲线。将理想状态下的位移响应曲线和实际工作状态下的位移响应曲线进行对比分析，找出开斗卸料所需时间长短和物料对抓斗和漏斗是否同时作用两种因素对带斗门座起重机动态特性的影响。
　　 (5)在ANSYS中运用Block Lanczos法对所建立的带斗门座起重机模型进行模态分析，得出结构低阶振动的频率和相应的主振型，并分析振型出现的原因。
　　 (6)运用FULL法对带斗门座起重机模型进行瞬态动力学分析，得出带斗门座起重机理想状态下和实际工作状态下的位移响应值和各子部下的最大应力值，将位移响应值和最大应力值导入MATLAB中，得出其位移响应曲线和最大应力曲线。将ANSYS分析计算得出的位移响应曲线和理论分析得出的位移响应曲线进行对比分析，验证理论分析结论的正确性。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1结构动态分析的研究现状和发展方向

1.2课题研究的目的和意义

1.3论文研究的主要内容

第2章带斗门座起重机建模和静力学分析

2.1建立带斗门座起重机有限元模型

2.1.1建模方案分析

2.1.2模型的建立

2.2结构静态受力分析

2.2.1计算工况和载荷组合

2.2.2计算结果分析

2.3本章小结

第3章抓斗开斗卸料过程结构动态特性分析

3.1物料卸料过程分析

3.2系统振动模型建立

3.3响应求解

3.3.1第一阶段受迫振动响应求解

3.3.2第二阶段自由振动响应求解

3.4瞬态冲击问题分析

3.5实例分析

3.6本章小结

第4章物料冲击漏斗过程结构动态特性分析

4.1冲击激励分析

4.1.1冲击动荷因数求解

4.1.2冲击激励求解

4.2物料冲击漏斗过程响应求解

4.2.1第三阶段受迫振动响应求解

4.2.2第四阶段自由振动响应求解

4.3瞬态冲击问题分析

4.4实例分析

4.5本章小结

第5章带斗门座起重机实际工作中整个卸料过程动态特性分析

5.1实际工作中的卸料过程分析

5.2激励分析

5.3响应求解

5.3.1第一阶段受迫振动响应求解

5.3.2第二阶段受迫振动响应求解

5.3.3第三阶段受迫振动响应求解

5.3.4第四阶段自由振动响应求解

5.4实例分析

5.5本章小结

第6章带斗门座起重机卸载动态特性的有限元分析

6.1模态分析

6.1.1模态分析基本思想

6.1.2模态分析的一般过程

6.1.3模态计算结果及分析

6.2卸料动载下的瞬态响应分析

6.2.1 ANSYS瞬态分析过程

6.2.2无阻尼系统的瞬态响应

6.2.3有阻尼系统的瞬念响应

6.3本章小结

第7章全文总结与展望

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