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基于模态分析的塔式起重机结构损伤研究

陈栋梁  
【摘要】:金属结构是塔式起重机重要的组成部分,塔机金属结构的破坏主要是疲劳断裂,因此,本文致力于研究塔式起重机金属结构的裂纹损伤识别。本文结合理论,应用机械桁架结构静力学分析、桁架结构动力学分析、非线性分析、固有频率模态识别等理论,取得了以下研究结论: 以单吊点塔式起重机为例,运用APDL语言对单吊点塔式起重机金属结构进行整体建模。对我们所用的塔式起重机模型进行静力学分析,得到了塔机的应变情况、应力和力矩,为塔机的后续工作做了铺垫,用静力学方法识别出塔机危险点大致位置。对建立的塔机模型进行动力学分析,得到了前十阶模态变化固有频率,这样为我们的后续裂纹故障识别做了进一步的工作。 金属结构裂纹识别主要解决两大问题:是否存在裂纹、裂纹的位置和裂纹大小。本章主要用有限元模态分析对金属结构裂纹进行精确识别。基于有限元法建立裂纹金属结构的精确辨识模型,通过对结构模型的固有频率分析,建立金属结构固有频率精准数据库,从而当金属结构出现裂纹时,利用四线等高相交裂纹识别技术定量找出裂纹的位置和裂纹的大小。最后,通过数值仿真证实了方法的有效性,为金属结构裂纹识别提供了可靠的依据。 塔式起重机结构裂纹识别主要解决两个大的方面的问题:一个是塔机裂纹杆件的个数和裂纹存在的位置,另一个是裂纹杆件的损伤程度。在对裂纹识别时,主要用有限元模态分析对塔机塔臂结构裂纹进行精确识别理论的模型的建立。基于有限元法建立塔臂裂纹结构的精确辨识塔机模型,通过对塔机塔臂金属结构模型的固有频率分析,建立塔臂结构固有频率精准单裂纹数据库,从而当塔臂结构出在裂纹时,利用四线等高相交裂纹识别技术定量找出裂纹的个数、位置和裂纹的大小。最后,通过数值仿真证实了方法的有效性,为塔机金属结构裂纹识别提供了可靠的依据。


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