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《昆明理工大学》 2019年
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基于流固耦合的双箱梁起重机风载荷特性研究

郭彦军  
【摘要】:双箱梁起重机的结构轻柔、自振频率低,在风载荷作用下容易产生较大的振动和变形。目前针对起重机风载荷的研究较为薄弱,《起重机设计规范》GB/T3811-2008中对风载荷计算的规定也较为简略,为保证起重机的抗风安全性,有必要对其进行全面的风载荷研究。本文以某50吨双箱梁起重机为研究对象,基于流体力学理论、弹性力学理论和流固耦合方法,对双箱梁起重机在不同风环境下的动力学特性以及风场特征进行研究。本文的主要研究内容如下:阐述自然风场的特性及风载荷计算的一些基本概念,简要介绍《规范》中风载荷计算的相关规定、流体力学理论及弹性力学理论;建立风场-起重机流固耦合数学模型,包括流体控制方程、结构控制方程和流固耦合控制方程;根据《规范》规定的静载处理方法,对双箱梁起重机进行静力分析和模态分析;分别对双箱梁起重机平均风、正弦风载荷特性进行流固耦合分析,得到起重机的变形、应力云图以及流场的速度和压力分布规律。本文通过流固耦合的方法对双箱梁起重机在风载荷作用下的静载荷和动态响应进行分析,并将流固耦合分析得到的起重机变形、应力值与静载处理结果进行对比分析。研究表明:1)将模拟的正弦风施加到风场的方法能够更为合理的描述风场特性以及风对起重机结构变形、应力产生的影响;受正弦风作用,双箱梁起重机在顺风向和重力方向出现持续振动,起重机顺风向和重力方向最大变形值分别比静力分析结果高12.21mm、4.58mm,最大应力值比静力分析结果高59.95MPa。2)对风载荷进行静载处理的传统方法无法体现自然风的特性,自然风的突发性和脉动性会导致起重机产生较大的振动而造成更大的位移量,通过流固耦合方法对双箱梁起重机风载荷特性进行研究更能体现起重机在自然风场中的实际受载状况,具有一定合理性。
【学位授予单位】:昆明理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2019
【分类号】:TH21;O353.4

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