大型起重机械薄板结构加筋及承载能力研究

摘要

近十年来,集装箱起重机械越来越大型化、高效化,而另一方面受港口条件及制造成本的限制,对起重量大、重量轻的起重机的结构要求越来越高.本文以大型集装箱起重机械的箱形立柱结构的翼板为研究对象,将翼板简化为四边简支的薄板,运用加载试验、有限元分析以及理论计算分析相结合的方法,借助CAE技术,对筋板尺寸及布置、承载能力等进行分析研究.这些研究对大型集装箱起重机械的薄板结构件设计分析作了有益的探索,也对加筋薄板应用于其他机械提供了一定的参考.为了获得不同布置筋板方式的薄板实际承载能力以及载荷-挠度关系,本论文首先对不同布置筋板方式的薄板作加载试验.试验中分析了薄板关键位置的膜应力和弯曲应力,获得了薄板在加载前后的挠度变化对比图.有限元法是进行结构分析时普遍采用的有效方法.本文应用大型有限元分析软件ANSYS,建立了薄板的结构模型,并对板进行了特征值分析,得到了薄板的一阶屈曲临界载荷以及薄板结构在临界状态下的变形图.本论文还对加筋薄板结构作了初步理论分析,通过理论计算得到了不同布置筋板方式下薄板的临界载荷;根据上述三个结论进行了对比;对相互间的误差进行了分析;探讨了刚性筋和柔性筋的区分方法.本文还提出了加筋薄板极限承载能力计算的建议值,以作为薄板被压溃的评判条件.

目录

文摘

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第1章绪论

1.1引言

1.1.1课题的提出

1.1.2课题研究目的

1.2加筋薄板结构的国内外研究状况

1.2.1国外加筋薄板结构的研究状况

1.2.2国内加筋薄板结构的研究状况

1.2.3加筋薄板结构的研究趋势

1.3选题意义及研究内容

1.3.1选题意义

1.3.2圭要研究内容

第2章薄板基本理论概述

2.1弹性薄板的小挠度弯曲问题

2.1.1弹性曲面基本微分方程

2.1.2薄板边界条件

2.2简支矩形板的解

2.3弹性力学变分法

2.3.1弹性势能及最小势能原理

2.3.2典型的变分解法

2.4薄板的稳定性问题

2.5.1薄板小挠度屈曲理论

2.5.2单向受压四边简支板的稳定性

第3章加筋薄板结构的试验

3.1试验设备配置及测点布置

3.1.1试验方案

3.1.2试验装置

3.1.3仪器配置

3.1.4测点布置

3.2试验方法及过程

3.3试验数据处理

3.3.1数据处理方法

3.3.2数据处理结果1

3.3.2数据处理结果2

3.3.3结果分析

第4章加筋薄板结构的有限元分析

4.1有限元模型的建立

4.1.1有限元软件(ANSYS)的介绍

4.1.2有限元模型

4.2薄板结构应力和位移的有限元计算

4.2.1模型的特征值

4.2.2模型特征值屈曲分析的基本步骤

4.2.3模型的有限元分析处理

4.3薄板有限元计算分析

第5章理论计算及与台架试验、有限元分析之比较

5.1理论计算

5.2台架试验、有限元及理论对比分析

5.2.1对比分析

5.2.2误差分析

5.2.3刚性筋与柔性筋的区分

5.3加筋薄板的极限载荷分析

第6章结论与展望

6.1结论

6.2本课题深入研究设想

致谢

参考文献

个人简历 读期间发表的学术论文与研究成果