电梯对重-导轨体系的地震响应分析研究

摘要

科技的不断发展、技术难关的不断攻破使得世界高层建筑高度纪录不停的被刷新，而联系人们与高层建筑的重要设备之一就是电梯。它就像垂直运动的汽车，使得人们在几分钟内往返于地面与“高空”。可以说，没有极速地电梯，高层的建筑就难以存在。因此电梯的安全性、可靠性成为特种设备里最重要的一部分。不仅是普通的情况下要保持电梯的最大安全与可靠，诸如，意外停电，意外信号中断等等。更需要考虑地震这样的突发性情况下，电梯的最大可能地安全。因为，地震中各样的破坏情况都有可能致使正在电梯里的人面临极大的危险，尤其是对重脱轨的情况将会使电梯里面的人难逃厄运;不仅如此，电梯对重脱轨后会和轿箱在上下运动中来回相互碰撞，会带来人员的二次伤亡和财物二次损害。事实正是，所有的震后电梯受损类别统计分析表明对重架脱轨所占比重最大，这种破坏形式占到所有破坏形式的50％以上。
　　结构抗震设计以前，通过动力响应的分析可以得到电梯各子系统部件在地震作用时的状态，再进行分析、进而判断和提高抗震性能。数值模拟和实验是如今研究动力学问题的两个重要手段。实验无疑是比较有效的方法，可以获得最客观有效的数据，但是电梯的特殊性在于它有着复杂的组装设备，原物的震动实验难以进行，缩尺模型也不易实现。
　　为了研究对重—导轨系统在地震中的响应规律和有无保持装置时的动力响应差异，对带有对重—导轨体系的足尺模型进行了振动试验研究和ANSYS有限元数值模拟。有限元中用COMBIN40单元代表Kelvin模型来模拟导轨和导靴之间的碰撞，分析结果和试验结果吻合较好，验证了所建立的有限元分析的正确性和Kelvin模型在电梯抗震研究中的实用性。根据试验研究和数值模拟得出结论:导轨应变响应大于支架;导轨腹面应变响应整体大于导轨翼缘，导轨应变响应在对重上导靴的位置较大;上导靴和导轨之间的碰撞力、脱开位移大于下导靴。同方向同幅值地震激励时，安装保持装置的导轨动力响应比无保持装置的小，且保持装置使导轨动力响应有均化趋势，这些都会有效地防止实际地震时电梯对重脱轨。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 电梯概述

1．1．1 电梯的重要性

1．1．2 电梯的结构及组成

1．2 研究背景和意义

1．3 电梯抗震的研究现状

1．3．1 国外研究现状

1．3．2 国内研究现状

1．4 研究不足和发展趋势

1．5 本文主要内容

2 电梯对重-导轨体系的振动试验研究

2．1 引言

2．2 试验模型的确定

2．2．1 两跨导轨的确定

2．2．2 选用固定滑动导靴

2．2．3 对重的停靠位置

2．2．4 试验模型及组成系统

2．3 试验设备及测试仪器

2．3．1 试验振动台

2．3．2 加速度拾振系统

2．3．3 应变采集系统

2．3．4 非接触视频位移采集系统

2．4 试验工况及测点布置

2．4．1 试验工况

2．4．2 应变测点布置

2．4．3 加速度传感器布置

2．4．4 位移测点布置

3 试验结果及数据分析

3．1 卓越频率分析

3．2 地震动响应结果分析

3．2．1 X向与Y向对比

3．2．2 不同激励幅值下的响应结果分析

3．2．3 不同地震波激励响应对比

3．3 保持装置的作用分析

3．3．1 加速度放大系数对比

3．3．2 导轨应变响应对比

3．3．3 导轨变形对比

3．4 本章小结

4 考虑碰撞非线性的数值模拟研究

4．1 模态分析

4．1．1 解析法求导轨的模态

4．1．2 有限元法求试验模型的卓越频率

4．2 碰撞理论

4．2．1 恢复系数法

4．2．2 接触单元法

4．3 本文选取的模型和参数的确定

4．3．1 碰撞单元

4．3．2 碰撞单元刚度的确定

4．4 数值与试验结果对比

4．4．1 加速度响应对比

4．4．2 应变响应对比

4．4．3 导轨变形对比

4．5 数值结果分析

4．5．1 碰撞力

4．5．2 导靴和导轨脱开位移

4．6 本章小结

5 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢