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塔式起重机结构系统动态特性研究

黄艳萍  
【摘要】:塔式起重机是广泛应用于建筑施工和工业起重的机械,塔机工作时各个机构频繁地起动、制动和进行复杂的耦合运动。准确描述和精确计算塔机结构体系在外激励下的动态过程,将为塔机的设计、生产提供理论上和实践上的指导。 随着计算机软硬件技术的不断发展和应用领域的日益扩大,计算机被广泛应用于现代设计方法中。有限元法是一种采用电子计算机求解结构静态、动态力学特性等问题的数值解法,分析计算复杂结构极为有效,能够极大地提高产品的设计水平和速度。 本文阐述了国内外塔式起重机的发展现状,动态特性的研究情况,以及优化设计在起重机行业中的应用情况,针对目前塔机动态特性方面的研究仅局限于模态分析及动态响应分析,提出了用ANSYS软件对塔机进行动态优化设计的思路。 结合该思路,选择某型号塔式起重机进行动态特性分析。根据弹性力学理论,用有限元分析软件ANSYS建立有限元动力学模型。通过模态分析及谐响应分析确定影响塔机动态性能的关键模态频率,并以该阶频率作为目标函数,对所有结构参数进行了灵敏度分析,以确定塔机动态优化的设计变量;以塔机结构系统质量、静强度、静刚性、动态位移响应幅值等作为约束条件,建立了动态优化的数学模型。分析表明,优化后的塔机结构系统不仅静、动态性能大大提高,而且有效减轻了结构质量,提高了经济性能。


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