杨扩岭[1]2018年在《核电桥式起重机抗震分析及减震研究》文中指出核能是一种绿色、清洁、可持续能源,核能发电是我国近年来持续发展的重要产业。桥式起重机作为核电厂常用物料运输设备,为保障其在遭遇地震情况下的安全性,起重机金属结构需要具备一定的抗震性能。本文以QD型16t核电桥式起重机为研究对象,基于有限元分析理论,运用反应谱分析方法得到了起重机结构的地震响应,校核了起重机的抗震性能,并针对该核电桥式起重机进行了减震方案的设计研究。研究成果对厂房内部起重设备的抗震性能分析和桥式起重机结构的减震设计具有一定的参考价值与指导意义。首先,对安装有桥式起重机的厂房结构建立三维模型,输入设计地震波载荷对厂房结构进行时程分析,得到桥式起重机安装标高处的楼层反应谱,使用该反应谱值来模拟桥式起重机所受地震载荷。其次,使用ANSYS有限元分析软件,建立了核电桥式起重机有限元计算模型,对桥式起重机主要金属结构进行模态分析,提取得到桥式起重机前30阶自振频率和振型。在此基础上,采用反应谱分析方法得到桥式起重机结构在模拟地震载荷下的动力响应,并按照相关准则校核了该桥式起重机的抗震性能。最后,结合桥式起重机的结构特点及工作形式,根据地震卓越周期及桥式起重机自振频率等有关参数,提出了两种适合桥式起重机的减震措施——安装隔震支座与安装TMD消能阻尼器。通过运用时程分析方法对有无减震装置的桥式起重机结构进行地震响应分析,发现两种减震方案均能有效减轻桥式起重机结构的地震响应。通过分析研究得出,安装隔震支座的方式减震效率更高,竖直方向载荷作用下,该方案对结构变形的最大减震率达到25%;水平沿大车轨道方向载荷作用下,该方案对结构应力的最大减震率达到30%。验证了减震方案的可行性。
朱小海[2]2013年在《大型门式起重机结构特性与系统虚拟仿真研究》文中提出门式起重机通常是包含结构、机构等部件的复杂系统。门式起重机金属结构是门机的重要组成部分,对其的研究与设计是门机设计过程中的重要内容。门式起重机机构是实现门机功能的基础,对整机的性能有较大影响。随着门式起重机不断巨型化、高效化的发展,其整机的综合性能受到越来越多的人关注。本文以配合珠港澳大桥建设的梁场用2000t大型门式起重机为例,借助大型结构有限元分析软件ANSYS、多体动力学分析软件ADAMS分别从结构特性和机构运动两个方面对该门机的强度、刚度、风振特性、地震响应以及虚拟仿真进行研究。其主要研究内容如下：1.利用ANSYS对2000t门式起重机进行了结构分析。对主梁预拱参考值、刚支腿预偏值、主梁刚度、整机强度、走偏工况、暴风工况、试验工况进行了详细的分析,结果表明结构的刚度、强度满足设计要求。2.利用ANSYS对2000t门式起重机进行了模态分析。对其在空载工况、满载工况、以及预应力作用下的满载工况的模态参数进行了研究与对比,得到结构的自振频率和振型。结果表明门机满载工作时结构所受应力对其动态特性影响可忽略,并讨论了吊重对系统模态参数的影响。3.利用ANSYS对2000t门式起重机进行了风振特性研究和风压分布特性研究。根据随机风载Davenport功率谱模拟出随机风载荷风速时程曲线和风压时程曲线,利用ANSYS进行瞬态动力学分析得到结构的风振系数。利用ANSYS CFX对起重机风场进行模拟,得到门机外表面的风压分布特点及结构体型系数。4.利用ANSYS对2000t门式起重机进行了地震响应研究。分别采用等效静载分析法、反应谱分析法、瞬态动力学分析法对门机进行地震响应分析。等效静载法与反应谱法的计算结果两者较为接近,但反应谱法的计算结果略大。瞬态分析的结果均远大于前两者的计算结果。分析结果表明大型门机的地震响应需进行瞬态分析才能得出较精确的计算结果。5.利用ADAMS对2000t门式起重机进行了虚拟仿真研究。对门机工作过程中的7种典型工况进行了虚拟仿真,得到门机支反力、车轮轮压的变化曲线。结果表明机构的控制精度及性能对结构动态特性有较大影响。本文的研究内容与成果,可为大型门机的结构特性的研究提供参考与借鉴,同时也可以为大型门机的设计提供一定的指导意义。
路世青[3]2015年在《岸边集装箱起重机地震动态行为与抗震设计分析方法研究》文中研究说明随着国际航运业的蓬勃发展,承担集装箱船装卸作业的岸边集装箱桥式起重机(简称岸桥)不断朝着大型化发展。由于现代化岸桥结构重心高、侧向刚度分布不均以及轮轨约束的特殊固定形式,当遭遇强震时整机结构会产生大幅度晃动,造成车轮脱轨以及门腿、横梁、前后大梁等结构件塑性变形甚至破坏,严重时可导致整机坍塌报废。由于地震动的随机性、岸桥结构型式的复杂性及轮轨约束的特殊性等困难,目前对于岸桥在地震中的动态响应行为及相应抗震设计方法上还没有系统可靠的研究结论,有些问题还未触及。基于大型岸桥在地震动态行为特性及抗震设计分析方法中存在的问题及盲点,本文以全面分析掌握岸桥地震动态响应特征并研究其抗震设计计算与分析方法为目标,采用理论分析、数值模拟及试验验证相结合的研究方法,主要完成了以下研究工作和成果:1)建立了基于塑性铰理论的岸桥结构有限元弹塑性模型,利用非线性动力时程分析方法研究了岸桥不同状态型式及系列地震波激励下,结构从弹性响应到塑性屈服直至强度破坏下的地震响应特征与规律。获得了岸桥结构应力水平、各向动力系数分布、结构最大变形及轮压稳定性等抗震设计关键参量,分析发现了岸桥结构抗震薄弱环节及两类破坏倒塌模式,提出了岸桥强震中摇摆跳轨及扭转跳轨两类跳轨行为模式;同时也统计评估了材料非线性和几何非线性对岸桥地震响应特性的影响。2)在起重机车轮与轨道发生跳轨的临界条件动力学分析基础上,发展了适用于有限元法的轮轨接触摩擦支座模型,由此对强震中岸桥两类跳轨行为的发生机理、响应规律以及对结构安全的影响等方面开展了数值模拟研究;并进一步建立了摇摆跳轨的数学模型,提供了跳轨运动响应分析的简化方法。研究结果表明,摇摆跳轨会带来门腿、联系横梁部位结构应力的大幅度提高,趋向于对结构造成破坏,而扭转跳轨的发生降低了结构应力水平,起到一定地震保护作用。3)完成了考虑桩土作用的典型高桩码头与岸桥联合有限元模型以及岸桥-码头耦合振动两自由度简化数学模型的构建,利用对联合模型及组成个体的固有振动特性及地震响应的对比分析策略,得到了岸桥与码头动力耦合特征影响因素以及地震中岸桥结构动力响应行为的变化规律。研究发现,岸桥耦合振动中响应特征主要受到其与码头的自振周期比、质量比、地震动激励周期以及是否发生跳轨的影响。典型工况分析结果显示,耦合振动使得岸桥结构动力系数相比刚性基础时增大约12%-13%。4)利用1:20岸桥结构相似模型多工况下的地震模拟振动台试验,验证了理论与仿真分析主要结论的正确性,同时进一步试验分析了强震中岸桥跳轨的影响因素及响应规律。仿真与试验结果的对比证明,本文发展的相关建模技术及分析方法能够较全面和可靠地反映岸桥地震响应特性。5)根据地震反应分析的振型分解反应谱法基本原理,研究了岸桥结构设计反应谱构建中关键参数的确定方法,结合岸桥结构型式及工作特点,提出了岸桥结构抗震设计验算反应谱法的实施办法,进而完成了岸桥双水准抗震设防烈度下的反应谱分析。对分析结果的验证表明,将该反应谱法应用于岸桥结构抗震验算具有较高的可行性和可靠性。最后,总括全文,提出了基于岸桥地震动态行为的抗震设计分析流程及方法。论文的研究结论对于较全面和深入理解岸桥地震动态行为特征以改进其抗震性能有一定的指导作用,相关抗震设计分析方法为起重机抗震设计规范的修订以及其它类型起重机地震动态响应研究提供参考和支持。
杨郁青[4]2000年在《门式起重机模态分析及抗震性能分析》文中进行了进一步梳理由于核工程设备具有特殊安全要求，在设计中必须考虑到地震的可能性，并确保设备在地震作用下保持安全可靠。本文对某厂2t核级燃料操作门吊进行了静力分析、动态特性分析及抗震性能分析。用有限元法，采用Super—sap分析计算程序，计算出在不同载荷组合下，小车位于不同位置时，结构的最大位移、最大应力及大、小车车轮与轨道之间的反力。进行固有特性分析，得到模型的前20阶固有模态。结构对地震的响应用反应谱法计算出。用单点输入方法将地震加速度楼层反应谱加到结构上，各阶模态响应的组合用平方和平方根法，分别计算出X、Y、Z三向地震响应，三向地震响应的组合也采用平方和平方根法。 将模型分为小车在跨端、1/4处、跨中及结构空载、满载六种情况，分析计算结果，得到结构在地震下最危险处的位移、应力、钢丝绳拉力及大、小车上抛力。最后对结构进行校核，得出结论。
纪岩[5]2012年在《岸边集装箱起重机地震动力响应分析》文中指出地震是一个全球性的灾害现象,我国是地震灾害较多的国家,最近的玉海大地震和汶川大地震,不仅给人民的生命财产造成了巨大的伤害,还给社会带来了巨大的经济损失。因此,研究结构抗震不仅对于挽救人类生命安全,而且对于保障社会经济具有重大意义。由于港口物流的不断发展,港口起重机械的设计和研究越来越受到重视。但对其抗震理论研究却是极其微弱。我国的特殊地理环境决定了港口起重机械不可避免的遭受地震灾害。如何使港口起重运输机械在地震发生中避免结构破坏,使其在震后的社区重建和经济中能够继续能下常工作并发挥作用,研究地震对起重机的影响和研究起重机的抗震有重要意义。本文介绍了岸边集装箱起重机的抗震性能在国内外的研究现状,同时从历史的角度阐述了,结构的抗震研究理论以及一百多年来的演变和发展。文章以某港口岸边集装箱起重机为研究对象,首先根据起重机动力学振动理论,利用有限元分析软件ANSYS建立岸桥的有限元模型,对岸桥进行了模态分析,得到岸桥的固有频率、各阶振型等参数。在岸桥抗震响应方面,利用地震时程响应分析法,通过对岸桥的水平方向加载汶川波、El-centro波和迁安波,得到了岸桥在关键点的动载响应,并求出了动载响应系数。汶川地震和迁安地震都属于强震,通过加载这两种波研究动载响应。将为易发强震地区的岸桥抗震计算分析提供了参考。文本对岸桥模型进行了抗地震模拟试验。介绍了试验模型设计的相似理论,并根据实物设计出1：15的相似模型。利用地震振动试验台,进行地震集装箱起重机振动试验。汶川波、EI-centro波和迁安波经过处理后成试验波形。并对岸桥水平方向(主要大梁方向)分别加载三种地震波,然后对水平方向和竖直方向同时加载地震波。通过试验,得到了岸桥模型的水平频率约在6.4Hz左右,其动载响应在1.0-1.6之间,与有限元时程分析法的计算结果相近。同时,竖向激振对集装箱起重机结构影响很小,在设计岸桥的减隔振装置时,可以考虑主要减小水平方向的激振。
张旭[6]2016年在《缆索起重机塔架结构的有限元分析》文中提出缆索起重机作为一种特殊的起重运输机械,因在大跨度远距离的水平运输和垂直运输过程中有着独特的优势而在工程中广泛应用。由于缆索起重机在施工过程中往往承受巨大荷载,对其结构进行力学性能分析以保证缆索起重机施工安全就尤为必要。本文应用ANSYS大型结构分析软件对怒江四线特大桥钢桁拱施工使用的LQ2000/200KN型门式缆索起重机塔架结构进行有限元分析。全文主要工作和创新点概括如下：(1)应用ANSYS中的APDL参数化语言建立门式缆索起重机塔架结构的三维有限元模型,根据施工组织和荷载条件设计计算工况对此模型进行静力学分析,得出塔架结构的应力和位移的分布规律,分析了索鞍位置对塔架结构力学性能的影响以及风荷载对塔架结构变形的影响。(2)对塔架结构进行模态分析,获得塔架结构的固有频率及振型响应等动力学特性。(3)对塔架结构进行地震反应谱分析。根据规范,设计7种不同地震荷载,对塔架结构模型进行多遇地震作用下的反应谱分析,得出不同方向地震作用下结构响应的变化规律,并对响应结果进行了分析和总结。本文分析结果不仅为怒江四线特大桥钢桁拱桥的施工提供安全保障,也为该类型缆索起重机结构设计和工程应用提供有益参考。
张亮[7]2014年在《龙门起重机地震响应分析及抗震研究》文中进行了进一步梳理地震是一种严重的自然灾害，会对人类生命和财产安全造成巨大威胁。地震具有突发性，难以预测，防震减灾工作必须以预防为主，做好工程结构的抗震设防。因此，结构的抗震研究是工程领域的重要研究内容。港口起重机在港口运营中发挥着举足轻重的作用，而世界上大部分港口都位于地震带上，因此起重机的抗震研究具有非常重要的意义。本文以龙门起重机为研究对象，运用不同的抗震分析方法分析其地震响应特性，并展开减隔震控制的研究。本文的研究内容及得出的相关结论如下：（1）运用静力法计算龙门起重机的地震作用效应，分析其强度、刚度和稳定性，并找出结构薄弱的部位。静力分析结果表明：该龙门起重机能够抵御7度罕遇地震的作用。（2）对龙门起重机进行模态分析，为反应谱分析提供所需的模态频率，介绍反应谱分析理论及其在ANSYS中的实现方法，对龙门起重机金属结构进行反应谱分析。结果表明：反应谱分析结果与静力分析结果相比，应力、位移均偏小。（3）选取典型强震记录和人工地震记录，并将其加速度幅值调整为0.22g，采用动力时程分析法对起重机进行地震响应分析，获得危险截面处地震响应曲线。结果表明：龙门起重机在最大峰值为0.22g的不同地震波作用下的响应相差很大，这说明除了峰值外，地震波的频谱和持时也会对地震响应产生重要影响；最终分析结果也表明该龙门起重机能够抵御7度罕遇地震的作用。（4）选取适合龙门起重机的隔震方案，并确定相关参数。通过有限元分析软件ANSYS进行数值计算仿真，对比分析了龙门起重机结构在有无隔震系统下的动态特性和地震响应。分析结果表明：施加隔震系统后，龙门起重机各关键位置的地震响应均有所降低，隔震效果明显。
李婷婷[8]2016年在《桥式起重机桥架结构静动态分析及多目标优化》文中进行了进一步梳理目前,国内桥式起重机结构设计大多以静态设计方法为主,设计的桥式起重机存在着结构自重大、动态性能差等问题。针对这些问题,本文以有限元理论为基础,将多目标优化设计方法引入到桥式起重机的结构设计中,在满足结构强度、刚度约束的条件下,以期实现桥式起重机结构质量轻、结构动态性能优的目的。论文的主要内容如下:首先,根据企业提供的图纸数据建立合理的桥式起重机桥架结构有限元模型,运用有限元分析软件对其进行静力学分析,并提取静力学分析结果作为后续优化设计的状态变量;在静力学分析的基础上对桥架结构进行动力学分析(即模态分析与谐响应分析),得到桥架结构前六阶固有频率及相应的振型,提取对桥架结构动态性能影响最大的那阶固有频率,作为桥架结构多目标优化设计的目标函数之一。其次,对桥式起重机桥架结构的起升过程进行瞬态动力学分析,当满载小车位于主梁跨中位置时,得到了主梁跨中节点的位移响应曲线、速度响应曲线、加速度响应曲线、最大动位移。并利用最大动位移对起升动载系数进行修正。最后,根据分析结果,以质量最轻(截面积最小)和第三阶固有频率最大为目标函数,以尺寸约束、强度约束、刚度约束、工艺约束等为约束条件,建立桥架结构多目标优化数学模型。运用改进非支配序列遗传算法NSGA-II对其进行多目标优化设计,最终得到Pareto最优解集。从Pareto解集中选取一组综合性能较优的妥协解作为最终优化设计方案。并将优化设计方案与初始方案进行对比,验证了优化方案的可行性与优越性。
张旭, 胡宗军[9]2016年在《缆索起重机塔架抗震性能分析》文中指出文章应用ANSYS软件对怒江四线特大桥施工使用的LQ2000/200KN型缆索起重机塔架结构了进行地震反应谱分析。根据规范,设计7种不同多遇地震荷载作用于塔架结构,获得不同方向地震作用下结构响应的变化规律,并对计算结果进行了分析。
焦美[10]2016年在《门式起重机随机地震响应及可靠度分析》文中提出门式起重机由于吊运货物方便、结构稳定等优点,是起重运输机械中最为常见、用途最为广泛的大型设备。我国是多地震国家,强震发生时由于起重机倒塌事故造成的破坏和损失不容忽视。目前我国对起重机的结构抗震设计仍停留在静力分析阶段,现行的《起重机设计手册》将地震载荷简化为等效的集中静载荷。但由于地震动发生及地震动载荷的随机特性,为保证门式起重机结构的抗震安全性,对其进行随机地震响应及动力可靠度分析是十分必要的。本文主要的研究工作如下(后文门式起重机简称为“门机”)：1.利用ANSYS对门机进行结构基础静力学分析。创建某大跨度门机有限元模型,根据《起重机设计规范》的要求分别在刚度工况、强度工况、地震工况对门机结构进行校核。2.利用ANSYS对门机进行模态分析和多维一致地震反应谱分析。通过模态分析得到门机前10阶自振频率、振型及在各自由度上的模态参与系数。建立门机结构体系地震反应谱分析动力学方程,分别在五种输入工况下对门机结构进行反应谱分析并编写相应的APDL命令流。分别选取柔性支腿和主梁的节点来对比不同输入工况下门机结构的应力、位移反应结果。3.介绍门机结构随机地震反应分析理论及几种随机地震动模型。根据概率论及随机振动理论,推导门机结构体系在多维平稳随机地震激励下的动力学方程并求解。4.利用ANSYS对门机进行多维多点随机地震响应分析。采用杜修力-陈厚群随机地震模型并选取合适的参数,分别在五种输入工况下对门机结构进行随机地震响应分析并编写相应的APDL命令流。分别选取柔性支腿的和主梁的节点来对比不同输入工况下门机结构的应力、位移反应结果,最后分别对比门机地震反应谱分析和随机地震响应分析得到的应力、位移结果。5.门机随机地震动力可靠度分析。基于首次超越破坏理论及交差过程泊松假设,推导门机随机动力可靠度计算公式。根据门机随机地震响应分析结果,分别选取五种不同输入工况下主梁跨中Y向位移反应均方值最大的节点为控制点,借用MATLAB实现门机结构抗震动力可靠度的计算。本文的研究成果可为门机随机地震响应分析提供参考,同时也可为门机结构的抗震可靠度设计提供一定的理论指导。
参考文献：
[1]. 核电桥式起重机抗震分析及减震研究[D]. 杨扩岭. 中北大学. 2018
[2]. 大型门式起重机结构特性与系统虚拟仿真研究[D]. 朱小海. 西南交通大学. 2013
[3]. 岸边集装箱起重机地震动态行为与抗震设计分析方法研究[D]. 路世青. 武汉理工大学. 2015
[4]. 门式起重机模态分析及抗震性能分析[D]. 杨郁青. 大连理工大学. 2000
[5]. 岸边集装箱起重机地震动力响应分析[D]. 纪岩. 武汉理工大学. 2012
[6]. 缆索起重机塔架结构的有限元分析[D]. 张旭. 合肥工业大学. 2016
[7]. 龙门起重机地震响应分析及抗震研究[D]. 张亮. 武汉理工大学. 2014
[8]. 桥式起重机桥架结构静动态分析及多目标优化[D]. 李婷婷. 中北大学. 2016
[9]. 缆索起重机塔架抗震性能分析[J]. 张旭, 胡宗军. 安徽水利水电职业技术学院学报. 2016
[10]. 门式起重机随机地震响应及可靠度分析[D]. 焦美. 西南交通大学. 2016
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