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平头塔式起重机结构动态特性分析

齐善朋  
【摘要】:平头塔式起重机近年来在国内外已有着广泛的发展,而平头塔式起重机的设计多以传统类比方法和静态性能计算为主,导致一些平头塔式起重机存在结构自重大、动态性能差等问题的产生,从而影响平头塔式起重机的装卸效率以及操作者的生理健康。经研究对平头塔式起重机结构影响最大的动态特性参数通常是其动刚性,动刚性通常以其固有频率来衡量。 通常机械系统的力学特性包括静态特性和动态特性两方面。本文旨在研究平头塔式起重机动态性能,运用大型有限元通用程序ANSYS建立平头塔式起重机参数化模型,并在有限元模型基础上对平头塔式起重机进行动态优化分析。文中通过静态分析获得结构的静强度和静刚度,验证了平头塔式起重机有限元模型合理性:通过模态分析确定平头塔式起重机结构前12阶固有频率分析得出影响平头塔式起重机动态性能的振动属于低频振动;通过谐响应分析得出平头塔式起重机结构对各阶固有频率的响应情况,确定对平头塔式起重机结构影响最大的是第二阶固有频率;通过货物离地起升工况的瞬态动力学分析,获取平头塔式起重机结构对动载荷的瞬态动力响应,并提取分析工况中的应力云图。此外还通过MATLAB对变幅小车运行机构起动时吊重摆角的情况进行了仿真。 本文最后用ANSYS软件对平头塔式起重机进行基于动态特性的优化设计,以动刚性为动态优化设计的目标,用最优梯度法模块对结构参数进行灵敏度分析,以确定平头塔式起重机动态优化的设计变量,然后利用优化模块进行结构优化设计,并对动态优化设计结果进行分析。


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