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带有腰绳辅助装置的桁架臂非线性分析

衣启青  
【摘要】:随着履带起重机的广泛应用,对其起重性能的要求逐渐增加,臂架长细比也在不断增大,由此而产生的臂架稳定性较弱的问题逐渐显现。为了解决长臂架系统在起臂以及大幅度工况下臂架挠度过大的问题,同时增强臂架的稳定性,在臂架系统中加入了腰绳辅助装置。合理的腰绳装置不仅可以使臂架受力状况重新分配,还能够有效的改善结构的变形和受力。 腰绳装置的设计是臂架设计中的一大难点,常规的设计方法借助于有限元分析软件,首先按照臂架实际结构建立有限元模型,然后针对不同的臂架长度下的典型工况采用试算的方法,确定腰绳装置在臂架上的合理安装长度和安装位置。这种方法工作量非常大,而且重复性高。 针对上述问题,本文以实际项目为研究背景,分析腰绳装置对整个臂架系统受力状况以及臂架系统挠曲线的影响。论文的主要内容如下: (1)介绍履带起重机的发展趋势,对长臂架系统增加腰绳装置势在必行,详细分析了腰绳辅助装置的工作原理以及作用形式。研究对臂架系统进行非线性分析的必要性,介绍了非线性分析的常用算法,为带腰绳臂架系统的非线性分析奠定理论基础。 (2)深入研究臂架系统非线性分析受力状况,针对臂架建立复杂模型工作量大、不易修改等问题,采用惯性矩等效的方式对臂架系统进行简化,并对比简化前后模型,分析臂架简化计算的合理性。 (3)基于弹性稳定理论对带腰绳臂架系统进行非线性分析,分别推导出等截面臂架系统和变截面臂架系统的挠曲线公式,能够快速计算出任意长度腰绳在任意位置时臂架的挠曲线,简化了腰绳装置的设计。 (4)设计开发了基于MATLAB的带腰绳臂架系统挠曲线分析系统,可以选择不同截面形式的臂架、不同工况,通过输入臂架及腰绳装置的基本参数,能够快速计算臂架挠曲线。 本文能够快速的确定不同腰绳长度,不同安装位置时臂架系统的挠曲线,能够指导腰绳装置的设计。


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