超远柔性附着式塔机整体稳定性研究

摘要

本文是国家“十一五”科技支撑计划重点项目——多功能、大高度、高速度运行状态下升降机结构受力分析研究中关于多功能升降机长距离刚性、柔性附着技术研究的重要组成部分,本课题针对塔机在使用超远附着装置过程中可能出现的结构内部发生单肢失稳的工况进行计算分析,目的在于研究当附着装置发生单肢失稳时对塔式起重机整体稳定性的影响,为工程中附着装置的设计和评估其承载能力提供理论依据。
　　本文在考虑塔身及附着结构联合作用的超静定条件下,基于刚度分配法对塔式起重机的附着结构进行了受力分析,分别推导了静定的三杆式、超静定的四杆单侧式和四杆双侧式附着结构在对称安装和一般安装方式下的附着内力及刚度计算公式。进一步,针对四杆式超远柔性附着装置可能出现的单肢失稳情况,应用单位力法与两端铰接压杆欧拉临界力计算方法,推导了超静定结构产生的相应失稳变异结构的杆件内力及附着刚度的计算公式。基于Sap84分析软件,建立了不同形式附着装置的有限元模型,并将上述推导的附着装置杆件内力计算结果与有限元结果进行了对比,保证了该部分结果的正确性和有效性。
　　应用基于等侧向刚度条件推导的格构式构件等效为实腹式构件方法将格构式塔身等效为实腹式;针对等效后附着式塔机计算模型并计及附着装置刚度,应用考虑轴力效应影响的压弯梁精确单元刚度阵,推导了塔身部分的总体刚度。进一步,针对FZQ1380型塔机,计算在选用不同类型附着装置时塔机的整体失稳临界力,并应用Ansys有限元分析软件进行了验证计算,证明了本文计算结果的正确性。
　　针对工程中常用的两种四杆式超静定附着装置,讨论了各安装尺寸对附着支撑刚度和塔机整体失稳临界力的影响。定性分析了附着装置支撑刚度与塔机整体失稳临界力的关系。

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第1章 绪 论

1.1 课题来源及研究的目的和意义

1.2 国内外在该领域的研究现状和分析

1.3 本课题的主要研究内容

第2章 塔式起重机附着结构受力分析

2.1弹性附着结构的支撑反力

2.2 格构式塔身的抗弯刚度与扭转刚度确定

2.3 附着装置支撑刚度

2.4 附着装置支撑反力及杆件内力确定

2.5 计算实例

2.6 本章小结

第3章 超远柔性附着局部屈曲后结构刚度与杆件内力

3.1 两端铰接压杆的欧拉临界力

3.2 四杆式单侧超远附着失稳变异结构杆件内力与支撑刚度

3.3 双侧支撑式附着装置失稳变异结构杆件内力及支撑刚度

3.4 本章小结

第4章 超远柔性附着式塔机的整体失稳临界力的确定

4.1 计及附着支撑刚度的塔身受力传递矩阵法

4.2 计及几何非线性的梁单元刚度阵

4.3 塔机多次附着时的整体稳定性分析

4.4 FZQ1380型附着式塔机整体稳定性分析

4.5 本章小结

结论

参考文献

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