大型设备基础的振动检测与有限元分析

摘要

本论文针对水泥生产过程中,立磨设备基础振动较大的问题,提出了对大型动力基础有限元模拟的课题,旨在研究不同情况下基础的振动情况,进而进行优化设计.本文的主要工作由三部分组成,首先研究本工程地基土的动力本构模型,分析了两种模型的特点及哈丁计算模式.探讨了当前存在的质-阻-弹模式计算的理论方法,并将计算精度相对较高的弹性半空间方法引入进来,建立波动方程,研究了基础与土的协同工作,分析了土的埋置效应对基础的影响.提出了动力荷载的提取方法,即由实测资料提取动力荷载时程.然后进行的是动力基础的有限元模拟,考虑协同工作,使其能够较好的反映地基土的特性例如地基土的刚度系数、阻尼等等,进而对现有的有限元模型进行优化,使其经济合理.文中论述了当前存在的理论,包括波动理论、土动力学、弹性半空间法以及动力机器基础的研究等等,并对现有研究做了细致的分析和对比.对设备基础进行现场测试,在各控制点放置加速度传感器或速度传感器,获取加速度、位移时程曲线,滤去高阶频率,通过换算,得到荷载时程曲线,作为有限元模型的荷载.对于基础与地基土的协同工作,本文做了大量的工作,在有限元的计算上,采用地弹簧来模拟地基土,给弹簧指定弹性系数和阻尼系数,这些系数由天然地基土的抗压刚度系数和阻尼系数等等土的本身特性确定,基础采用实体单元,在与地弹簧接触点节点合并,考虑两者的协同工作,然后将有限元的计算结果同测试数据曲线做对比,校核各部分材料属性是否合理.本文考虑不同的人工边界条件,编制了有限元动力计算程序,介绍了设备各部分的有限元模拟和简化情况,同时基于以上程序,以基础尺寸为优化变量,将位移作为限定量,对其进行优化,达到了较好的效果.通过将实测和有限元的分析对比,结果表明,本程序能够较好的模拟地基与基础的协同工作,将程序参数化后,适合于不同规模,不同地质情况,在实际工程上可作为此类设备基础的设计参考.本论文成果对当今大型动力基础的动力计算的精确化又推进了一步.

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1课题研究的目的及意义

1.2工程简介

1.3国内外研究的现状和局限

1.4本文的思路和所要做的工作

第二章土的动力特性及本构关系

2.1引言

2.2土的动力本构模型

2.3粘弹性模型的哈丁计算模式

2.4循环荷载作用下的本构理论

2.5本章小节

第三章立磨设备基础的动力分析

3.1引言

3.2机器基础的动力参数

3.3存在的几种分析理论

3.4弹性半空间法的应用

3.5地基刚度参数变化影响因素

3.6弹性半空间法的实化法的引进

3.7本章小节

第四章动力基础的试验

4.1引言

4.2试验概况

4.3测试与分析步骤

4.4测点的布置

4.5采样方案

4.6动力基础测试数据整理分析

4.7动载的确定

4.8本章小节

第五章设备基础的有限元分析

5.1引言

5.2基础的单元类型

5.3结构动力反应分析方法

5.4有限元的模拟

5.5立磨基础的建模

5.6基础的有限元动力分析

5.7后期交互界面制作

5.8本章小节

第六章结论与展望

6.1全文总结

6.2有待解决的问题

参考文献

作者在攻读硕士研究生期间发表的学术论文

作者在攻读硕士研究生期间参加的科研课题与工程项目

感 谢