混凝土泵车结构力学性能研究

摘要

在建筑施工中，混凝土泵车以突出的机动灵活、适宜各种浇注条件等优点，已经成为其不可缺少的车种，并且混凝土泵车经常工作在各种复杂的工况下，因此要求它具有较高的强度、刚度，具有良好的工作适应性和可靠性，并且具有较小的振动特性，这对混凝土泵车的整体性能的优劣起着至关重要的作用。 本文以某5节臂的45米混凝土泵车为研究对象，以ANSYS软件为工具，采用实体单元与接触单元相结合的方法模拟各个臂架之间的连接，板壳单元和梁单元用于模拟泵车其余结构，建立了整车有限元计算模型。通过力学分析得出了臂架水平且垂直于支撑点对角线时为泵车危险工况。在典型工况下，采用非线性有限元分析方法对该泵车整体结构进行了强度、刚度及稳定性等静力性能分析，并且根据计算结果进行了现场试验，试验结果表明计算分析与测量值相当吻合，分析结果为泵车整体结构的设计和优化提供了理论依据；通过对泵车结构进行模态分析，得到了此泵车振动的各阶频率及其振型，对设计方案进行动力学评价，为以后在新产品的设计中能够进行结构动态特性的预估及优化设计提供方法；最后考虑输送混凝土时混凝土泵的周期冲击和混凝土对输料管的冲击(混凝土对输料管的摩擦力及本身质量的影响)，分析了臂架系统在典型工况时的瞬态动力响应，包括动应力、动位移响应仿真云图和典型节点的动应力时间历程曲线，分析了动载冲击对于结构产生的影响，获得分析此类问题的方法和步骤。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1 引言

1.1.1混凝土泵车综述

1.1.2国内外混凝土泵车的发展概况及发展趋势

1.2本课题研究的意义及主要研究内容

1.2.1本课题研究的意义

1.2.2本课题研究的主要内容

第二章混凝土泵车静力分析

2.1混凝土泵车结构有限模型的建立

2.1.1混凝土泵车几何模型的建立

2.1.2材料性能参数的确定

2.1.3单元类型的选择及有限元网格的划分

2.1.4边界条件的处理

2.2有限元模型计算工况的确定

2.3强度、刚度分析

2.3.1载荷计算及处理

2.3.2计算结果分析

2.4混凝土泵车静力试验

2.5本章小结

第三章 混凝土泵车结构稳定性分析

3.1泵车结构屈曲稳定性分析

3.2整车抗倾覆稳定性计算

3.2.1工况的确定

3.2.2整机重心轨迹的确定

3.2.3最危险倾覆线的确定

3.2.4泵车倾覆稳定性理论分析

3.3有限元倾覆稳定性分析

3.4本章小结

第四章混凝土泵车的模态分析

4.1有限元模型的建立

4.2典型工况的选择

4.3计算结果及分析

4.4结果分析对工程实际应用的指导

4.5本章小结

第五章泵车臂架系统瞬态动力学分析

5.1 Rayleigh阻尼值的确定

5.2混凝土与输料管的摩擦阻力

5.3加载激励的确定

5.4泵车臂架系统瞬态动力学分析

5.4.1混凝土排量为120m3／h的计算结果

5.4.2混凝土排量为75m3／h的计算结果

5.4.3混凝土排量为150m3／h的计算结果

5.4.4不同混凝土排量计算结果综合分析

5.5本章小结

结论与展望

参考文献

攻读硕士学位期间的研究成果

致谢