轨道集装箱龙门起重机结构运动数值仿真及动力学分析

【摘要】：龙门起重机主梁结构是起重机工作时最重要的承载部件,其力学性能对整机的正常运转有直接影响。目前在龙门起重机结构的设计和故障诊断中有以下两方面的问题有待解决:1)过去,在设计和验算中仅是对起重机金属结构在工作状态下的起始、中间等几个在经验上看来是危险的位置进行结构分析,而对起重机在从小车起吊载荷到终止整个工作过程中的应力等力学参量均不知晓,主要是由于实际工作中这项工作太繁琐而无法实现。本文的第一个解决的问题便是对龙门起重机结构在工作状态下的整个运动过程进行运动数值仿真;2)起升机构起制动时对龙门起重机结构产生强烈的冲击动载荷,其对整个龙门起重机结构的动态响应未知。针对以上两个问题,本论文以龙门起重机结构为研究对象,以有限元法和机械动力学为理论基础和分析手段,运用参数化技术和有限元分析软件ANSYS对小车吊载运行过程中的龙门起重机结构进行了运动数值仿真,研究了龙门起重机结构的动态特性和龙门起重机结构在起吊时的动力学响应,并采用Visual Basic开发了相应的数值运动和动力仿真软件。主要研究工作如下: 1) 用ANSYS的内部命令和APDL语言以及参数化技术建立了龙门起重机结构的有限元参数化模型。它使得有限元分析过程中对模型的修改以及再次计算很方便、快捷,而且不容易出错。 2) 用建立好的有限元参数化模型和ANSYS的内部命令以及APDL语言编写了小车吊载运动过程中起重机运动数值仿真的命令流文件,具体实现了仿真,获得了仿真动画,经分析得出了有参考价值的结论。 3) 研究了龙门起重机结构的动态特性。结合有限元参数化模型编写了模态分析的命令流文件。提取了前10阶固有频率、主振型及其振型图,并对结果进行了分析。 4) 对龙门起重机结构在货物突然起吊受到动载荷的情况进行了瞬态分析。结合有限元参数化模型编写了瞬态分析的命令流文件。该瞬态分析主要是以小车满载跨中为基点进行分析的,获得了龙门起重机突然起吊的瞬态动力响应,包括龙门起重机结构主梁垂直位移、垂直速度、垂直加速度与时间的响应曲线,并对结果进行了分析。 5) 有效地运用Visual Basic软件对龙门起重机结构的运动数值仿真和动力学分析进行了封装。独立开发了龙门起重机运动和动力数值仿真软件。