箱体式起重机吊臂受力分析及损伤识别方法研究

摘要

海洋平台起重机由于受到环境影响因素较大，经常会产生不同类型的缺陷，导致起重机整体承载能力的下降。本文根据静态参数如应力，动态参数如曲率模态等对箱体式起重机吊臂的受力情况与损伤情况进行分析与研究，并应用曲率模态差的方法对起重机的损伤进行定位，阐述起重机损伤识别的意义、内容和一般方法，以及国内外在现阶段结构件损伤识别的研究现状与所得成果，并且简单介绍了本文的研究内容和预期达到的效果，简单介绍了静态与动态检测的一般方法与内容，以及每种检测方法的优劣势，论述了曲率模态差法的理论依据及特性，并详细介绍应用曲率模态差法对起重机进行损伤识别的具体方法，基于海上平台某实际起重机模型以及通过ANSYS软件模拟得到的结构应力与模态参数，应用应力找出起重机吊臂最易出现损伤部位，对危险部位进行损伤建模，通过模态参数对出现损伤的位置进行定位分析，总结本文应用曲率模态差方法的研究内容与成果，得到了应用曲率模态差对于起重机箱体式吊臂损伤定位的一般规律，提出目前对于箱体式吊臂这种结构存在的结构问题及如何监测与检测预防损伤的发生。

目录

声明

摘要

符号说明

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 国内外起重机设计与制造的发展与现状

1．3 强度计算与损伤识别理论概述

1．3．1 起重机强度分析理论概述

1．3．2 损伤识别诊断技术概述

1．4 本文的研究内容

1．5 预期达到的结果

第二章 起重机有限元模拟

2．1 起重机的载荷分析

2．1．1 结构尺寸

2．1．2 载荷计算

2．2 起重机有限元模型的建立

2．2．1 定义工作标题和工作文件名

2．2．2 定义单元属性

2．2．3 建立几何模型

2．2．4 网格划分

2．2．5 模型图

2．3 吊臂起升不同角度的有限元应力分析结果

2．3．1 吊臂起升角0°工况

2．3．2 吊臂起升角15°工况

2．3．3 吊臂起升角30°工况

2．3．4 吊臂起升角45°工况

2．3．5 吊臂起升角55°工况

2．3．6 吊臂起升角65°工况

2．3．7 吊臂起升角79°工况

2．4 本章小结

第三章 起重机应力测试

3．1 起重机现场应力测试方案

3．1．1 实验目的

3．1．2 实验内容

3．2 测点应力值

3．3 本章小结

第四章 起重机的曲率模态损伤识别方法

4．1 起重机有限元模型缺陷的建立

4．1．1 定义缺陷的类型

4．1．2 建立已有缺陷的起重机几何模型

4．2 吊臂起升不同角度的有限元模态分析

4．2．1 模拟工况1：吊臂起升角为15°

4．2．2 模拟工况2：吊臂起升角为30°

4．2．3 模拟工况3：吊臂起升角为45°

4．3 不同大小缺陷对比

4．4 本章小结

第五章 结论与展望

5．1 课题的主要结论

5．2 课题展望

参考文献

附录A 关键点工况1下不同阶数的幅值

致谢

研究成果及发表的学术论文

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