李晓猛[1]2004年在《岸边集装箱起重机圆截面杆件风致振动及控制的研究》文中研究表明世界物流的加速大大推进了集装箱货运的发展,作为港口集装箱主要的搬运工具——港口岸边集装箱桥式起重机也正飞速发展,所以不断有大型的岸桥被设计制造出来。岸桥的尺寸变得越来越大,风对其造成的影响也越来越大,也越来越得到设计及使用单位的重视。由于圆截面的杆件制作方便,价格低廉,在岸边集装箱起重机上用得比较多。不过在实际应用中发现起重机上的圆形截面杆件很容易发生风致振动,强烈的风振很快就能引起杆件两端节点板应力集中部位的疲劳开裂。本论文研究分析了这些杆件振动的原因以及影响其共振风速的因素,并用试验模拟了圆截面杆件的风致振动,采取了减振措施,取得了一定的效果。 岸边起重机杆件的风致振动的主要表现形式为横风向的振动,按发生原因称为涡激振动。这种振动是由于风吹过杆件时,在该杆件两侧背后产生交替脱落的漩涡造成的。并且当漩涡脱落频率与杆件的固有频率接近时,杆件会产生漩涡脱落共振或称涡激共振。涡激振动基本上是伴随漩涡的出现而产生的强迫振动,但是一旦振动增强,又会有由振动控制的涡流发生,表现出自激振动的特性。 杆件的共振风速和其自振频率有直接关系,而影响杆件自振频率的因素有很多,论文对两端不同约束的杆件在不同轴力和长度情况下对自振频率进行了推导和计算,用有限元软件Ansys对起重机结构中斜撑进行了实际建模,分别计算并分析了轴力和长度对斜撑杆件自振频率及横风共振风速的影响。并用Ansys对杆件的横风向振动进行了动力分析和模拟。 控制杆件的风致振动主要采取的是结构振动控制,即在圆截面杆身表面安装一些气动干扰器,以打乱涡流脱落的规律性,减少横风激振力。作者采取的气动干扰器是制作较为简单的抗扰条肋,对无条肋、不间断条肋、间断条肋杆件的振动频率、振幅及均方根进行了对比。并针对实际情况提出了其他的一些抗振措施的建议。
唐军领[2]2006年在《岸边起重机圆截面杆涡激振动抑制的模拟实验研究》文中指出本学位论文主要分析研究了岸边集装箱起重机圆截面杆涡激振动的危害及控制其横风向振动的必要性，列举了现有的控振措施及不足之处，提出了两种可能比较有效的涡激振动控制形式，并针对控制形式的具体结构进行了大量的模拟实验研究，最后根据实验结果为实际应用提出了改进建议。 岸边起重机杆件的风致振动的主要表现形式为横风向的振动，而其中又以涡激振动为主。这种振动是由于风吹过杆件时，在该杆件两侧背后产生交替脱落的漩涡造成的。并且当漩涡脱落频率与杆件的固有频率接近时，杆件会产生漩涡脱落共振或称涡激共振。 杆件的共振风速和杆件自身的自振频率有很大关系。而杆件自振频率又受很多因素的影响，实际应用中最主要的是受杆件两端约束条件的影响。文章主要分析计算了岸边集装箱起重机的圆截面斜撑杆在理想状态、实际使用状态以及改进约束形式后的自振频率以及相应的共振风速，通过对比不同约束状态下的自振频率及共振风速的变化情况得出一定的结论，该结论可供实际设计时参考。 为了抑制岸边起重机上的圆形截面杆件的风致振动，尤其是横风向涡激共振现象，有多种结构振动控制方式，最方便的就是在圆截面杆身表面安装一些气动干扰器，以打乱涡流脱落的规律性，减少横风激振力。而目前岸边起重机的结构设计尚未采取非常有效的控振措施。本论文就是针对这一现象，先从理论上研究分析了引起这些杆件风致振动的原因以及影响其共振风速的因素，然后使用不同规格钢管进行具体实验模拟了圆截面杆件的风致振动。最后采用了比较容易制作的螺旋抗扰肋和不间断条肋的气动干扰器作为抑振装置，并针对不同头数，不同肋宽的螺旋肋形式和不间断条肋在两种规格的钢管上进行了多种对比实验，根据实验结果列出了各种情况下的对比图，最后根据实验结果对实际应用提出了一些抗振措施的建议。
钞素莉[3]2005年在《圆截面杆件涡激振动抑制结构的研究》文中研究说明岸边集装箱起重机是集装箱码头的标志性主力装卸设备,其在世界各大港口中的地位和作用历来为人们所重视和关注。岸边集装箱起重机作为港口码头重要的技术物质基础,它体现了港口的生产力水平。随着岸边集装箱桥式起重机的大型化,风对其造成的影响也越来越大,风致振动问题也越来越受到设计及使用单位的重视。 岸边起重机杆件的风致振动的主要表现形式为横风向的振动,而其中又以涡激振动为主。这种振动是由于风吹过杆件时,在该杆件两侧背后产生交替脱落的漩涡造成的。并且当漩涡脱落频率与杆件的固有频率接近时,杆件会产生漩涡脱落共振或称涡激共振。 杆件的共振风速与其自振频率有直接关系,而杆件自振频率又受很多因素的影响,实际应用中最主要的是受杆件两端约束条件的影响。本论文理论推导和计算了杆件在不同轴力和长度情况下的自振频率和共振风速。对于不能直接进行计算的圆截面杆件的约束情况,用有限元软件Ansys对其进行了实体建模,然后进行了计算分析,并用该软件对杆件的横风向振动进行了动力分析。 在实际应用中发现,起重机上的圆形截面杆件很容易发生风致振动,尤其是涡激共振现象,强烈的风振很快就能引起杆件两端节点板应力集中部位的疲劳开裂。控制杆件的风致振动主要采取的是结构振动控制,即在圆截面杆身表面安装一些气动干扰器,以打乱涡流脱落的规律性,减少横风激振力。而目前岸桥的结构设计没有采取非常有效的控振措施。本论文就是针对这一现象,先从理论上研究分析了这些杆件振动的原因以及影响其共振风速的因素,并适当采取了一些抑制涡激共振的措施,用试验方法模拟了圆截面杆件的风致振动。采取的气动干扰器是制作较为简单的螺旋抗扰条肋,对无条肋、数目不同的螺旋条肋杆件的振动频率、振幅及均方根进行了对比,并针对实际情况提出了其他的一些抗振措施的建议。
马高峰[4]2007年在《岸桥圆截面杆件涡激振动的直条肋抑制模拟实验》文中进行了进一步梳理岸边起重机作为一种高耸结构,对地震及风荷载的影响十分敏感。尤其是近年来,起重机数量增多,高度增加,风致振动影响愈来愈多,风毁事故也时有发生,风致振动问题也越来越受到设计及使用单位的重视。学位论文主要分析研究了岸边集装箱起重机圆截面杆涡激振动的危害及抑制其横风向振动的必要性,列举了现有的抑振措施及不足之处,提出了可能比较有效的涡激振动抑制形式,并针对抑制形式的具体结构进行了大量的模拟实验研究,最后根据实验结果为实际应用提出了改进建议。岸边起重机杆件的风致振动的主要表现形式为横风向的振动,而其中又以涡激振动为主,这种振动是由于风吹过杆件时,在该杆件两侧背后产生交替脱落的漩涡造成的,并且当漩涡脱落频率与杆件的固有频率接近时,杆件会产生漩涡脱落共振或称涡激共振。杆件的共振风速和杆件自身的自振频率有很大关系。而杆件自振频率又受很多因素的影响,实际应用中最主要的是受杆件两端约束条件的影响。文章主要分析计算了岸边集装箱起重机的圆截面斜撑杆在理想状态、实际使用状态以及改进约束形式后的自振频率以及相应的共振风速,通过对比不同约束状态下的自振频率及共振风速的变化情况得出一定的结论,该结论可供实际设计时参考。为了抑制岸边起重机上的圆形截面杆件的风致振动,尤其是横风向涡激共振现象,有多种结构振动控制方式,最方便的就是在圆截面杆身表面安装一些气动干扰器,以打乱涡流脱落的规律性,减少横风激振力。而目前岸边起重机的结构设计尚未采取非常有效的控振措施。本论文就是针对这一现象,先从理论上研究分析了引起这些杆件风致振动的原因以及影响其共振风速的因素,然后使用钢管进行具体实验模拟了圆截面杆件的风致振动。最后采用了打孔的不间断条肋作为气动干扰器作为抑振装置,对不同孔数的不间断条肋在钢管上进行了多种对比实验,并选用不同肋数的条肋进行试验,根据实验结果列出了各种情况下的对比图,最后根据实验结果对实际应用提出了一些抗振措施的建议。
胡金昌[5]2011年在《岸边集装箱起重机的风振响应分析及风振控制》文中指出岸边集装箱起重机(简称岸桥)是在码头前沿工作的一种专门用于集装箱船舶装卸的大型起重设备。岸桥是码头的主要装卸设备,它的工作效率直接决定了码头的生产率。随着科学技术的不断进步,岸桥的科技含量越来越高,正朝着大型化、高速化、自动化和智能化,以及高可靠性、长寿命、低能耗、环保型方向发展。近年来,由于地震风灾等自然灾害频频发生,岸桥作为作为一种高耸结构,对地震及风荷载的影响十分敏感。由于岸桥工作在码头前沿,其迎风面积大,风力作用集中,重心高,极易引起共振,岸桥的风致灾害事故也时有发生。因此,为了减少风振对岸桥结构的破坏及伤亡事故,有必要对岸桥进行抗风设计。目前国内对岸桥的抗风研究还停留在静力阶段,发表的相关文献也很少,而风致高耸结构的振动效应往往比静风效应要大得多,所以,岸桥的风振响应应该给予重视。本文以风压风振的基本知识理论,概率论、随机振动理论、结构动力学理论为基础,利用Matlab强大的数学功能、Ansys大型有限元通用软件,对单主梁岸桥J416A进行了如下的研究工作：1)阐述了平均风,脉动风的基本概念,风作用于结构产生的平均风压、脉动风压的计算式以及脉动风的概率特性。2)对该岸桥结构作出了合理的简化及假设,建立岸桥的有限元模型,对岸桥在正常工作受正常风作用下进行静风荷载的响应分析。3)详细介绍了脉动风的两种数值模拟方法,即谐波迭加法及线性滤波法,并依据线性滤波法,利用Matlab数学软件,对岸桥进行了脉动风的数值模拟。4)对岸桥进行模态分析,运用脉动风荷载的数值模拟结果,对岸桥进行脉动风振响应分析,并对两者计算结果加以比较分析。5)详细介绍了结构风振控制及设计的概念,并对各种阻尼器的性能加以分析,最后依据岸桥的抗风振措施,对岸桥的风振控制进行实例分析。
朱小海[6]2013年在《大型门式起重机结构特性与系统虚拟仿真研究》文中指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。
曾怡[7]2007年在《低振动低噪声集装箱起重机上部结构动力快速分析》文中研究说明随着生产与工业技术的进步，集装箱起重机正朝着高速、重载和大功率的方向发展，振动和噪声的问题也随之而来。起重机振动问题会严重影响整机的工作性能和工作人员的工作舒适性，开展对起重机振动抑制的研究是十分重要的。论文针对集装箱起重机振动现象较为严重的叁处：机房、斜拉杆、前大梁进行了振动分析和抗振研究。 利用转子动力学理论，分析出由于机房电机的振源激励力大、电机机身过长、转子轴径细，加上电机底座横向刚度低，导致机房振动剧烈，提高底座横向刚度可以对振动进行有效的抑制。分别运用简化单自由度的方法和有限单元法，利用Visual Basic编制出机房底座振动快速分析软件。使用软件分析电机底座几何参数的变化对系统振动的影响，可以在设计阶段避免共振。 运用空气动力学研究斜拉杆风振机理，总结出斜拉杆的稳定性主要是由其固有频率、机械阻尼、几何形状决定的，对现有的斜拉杆风振控制措施进行分析比较，研究气动干扰器的最佳参数，提出了几点改进建议：把螺旋档板的各参数都按最优值设计、使用抗扰条肋、通过改进约束方式增加斜拉杆两端联结的刚度、增加不同方向的钢丝绳拉索等。 对于前大梁，提出了使用橡胶弹簧的弹性支承方式，利用ANSYS对前大梁进行建模研究，对比其在无间隙、有间隙、弹性支承下的动力学特性，最后总结出：弹簧长度在20mm～30mm、硬度在40～60时，前大梁的振动抑制效果最好，前端位移峰值较间隙支承下降约10％，反映大梁水平方向振动的第一、叁阶固有频率值也是比较大的，其中第叁阶固有频率较间隙支承情况上升了17％左右。 论文在理论分析和仿真的基础上提出的抗振、减隔振方案，都是比较简便易行的，具有一定的创新性和工程应用价值。最后还提出了进一步的工作方向。
艾明飞[8]2005年在《集装箱起重机风灾分析与防范研究》文中指出岸边集装箱起重机(以下简称“岸桥”)迎风面积大,重心高,故在台风或突发性阵风发生时很容易遭受风力的袭击产生事故。事故的发生不仅直接影响码头正常的生产秩序,同时也给港口企业造成重大的经济损失,而且还可能造成严重的人员伤亡。因此有必要对港口起重机的防风抗台工作进行研究,以确保港口安全生产。 针对岸桥的风灾事故,传统的观点认为是实际风速超过设计风速而导致岸桥被风吹翻。但通过本文研究发现,55m/s的风力根本不可能使起重机原地倾覆;岸桥风灾事故中相当一部分是由于岸桥被风吹动遇阻突停而引起的。被风吹动并加速移动的起重机,当一侧门腿的大车缓冲器受到阻挡,另一侧门腿就可能被抬起。根据撞击前起重机积蓄能量的不同,可能出现两种情况: (1)如果能量足够大,一侧门腿抬起很高,重心转到大车基距以外,直接倾翻倒塌。 (2)如果起重机被风吹动后移动距离比较短,速度较小,积蓄的能量也较小,那么起重机一侧门腿被抬起的高度不至使起重机整机倾覆而又落下,使门腿受到地面的冲击力而丧失稳定性,导致起重机坍塌。 本文主要以上海洋山深水港的岸桥为例,针对上述的第二种情况,从岸桥门腿在冲击力作用下的失稳机理出发研究岸桥的风灾事故。另外还分析了岸桥结构件的风振机理及结构件在风力作用下产生疲劳破坏和焊缝开裂的原因。主要工作如下: 1.根据岸桥的金属结构设计图纸,建立整机的ANSYS模型及门腿的DYNA模型,并在此模型的基础上展开本文的各项研究。 2.对薄壁结构受冲屈曲载荷的求解进行了理论推导分析,并利用显式动力学(DYNA)软件对岸桥门腿进行冲击屈曲仿真分析,对门腿的冲击失效过程进行了比较详尽的分析。 3.在岸桥门腿失效分析的基础上,对现有岸桥的防台措施进行了研究。在仿真分析时考虑了岸桥可能遇到的最不利的风速,并结合目前岸桥的防风抗台特点,分别对岸桥前大梁放平和前大梁仰起两种状态进行分析,得到了岸桥在风载作用下各部件的响应;分析了目前岸桥抗风防台工作的不足之处及岸桥在不同风速作用下发生事故的临界移动距离,为岸桥管理工作者提供一定的参考。 4.利用ANSYS对岸桥常用规格的圆管进行模态分析,讨论圆管各参数对其固有频率的影响。从风的基本特性出发对岸桥后拉杆、水平撑杆及斜撑杆的
高仕宁[9]2009年在《拉管结构绕流的数值模拟及理论分析》文中研究说明圆截面拉管构件广泛应用于岸边集装箱起重机、履带起重机等工程机械产品上,这种结构件往往长细比较大,因此极易发生风致振动,强烈的振动能很快引起杆件两端固定处发生疲劳破坏。在风雨共同作用下,拉管表面会形成周期振荡的水线,进而激发拉管的大幅振动,这是一种比较特殊的风致振动现象,它引起的拉管振幅远大于其它类型的风致振动,学术上称之为风雨激振。本文应用数值模拟和理论分析的方法对拉管风雨激振现象进行了较详细的研究。研究内容如下:(1)应用数值模拟方法研究水线位置角θ对拉管绕流的影响。首先建立了数值模拟的计算模型并设定边界条件,然后选取雷诺应力(RSM)模型,应用ANSYS CFX 11.0计算流体力学软件对水线位于拉管不同位置的情况做数值模拟,得出拉管表面压力分布、升力系数、阻力系数随水线位置角θ的变化规律,最后与前人的试验数据进行对比,验证数值模拟的正确性;(2)选取雷诺应力(RSM)模型,对四种不同水线尺寸下的拉管绕流进行数值模拟,得出绕流特性,并分析水线尺寸对拉管表面气动力系数的影响;(3)分别选用标准κ-ε模型和雷诺应力(RSM)模型对拉管绕流现象做数值模拟,根据分析结果证明雷诺应力(RSM)模型更适合拉管风雨激振的研究,为今后此类研究中湍流模型的适当选取提供依据;(4)建立拉管风雨激振的单自由度模型,并使用Matlab软件编制基于四阶龙格-库塔法的拉管运动微分方程求解程序。通过此程序计算四组算例,分别用来讨论水线初始位置角θ_i、拉管自振频率f、入口风速U_0、拉管空间姿态(倾角α,风向角β)对拉管振动的影响,并与已有的试验结果进行对比,验证理论分析的正确性。
李忠慧[10]2013年在《港口起重机臂架结构风振响应分析》文中提出门座起重机在我国各个港口使用非常广泛,可以说门座起重机是港口机械的最主力机型,在港口的生产环节中发挥着无可替代的作用。近年来,随着我国经济快速发展和国际贸易竞争激烈,对港口装卸机械设备提出了更高的要求。然而,伴随着发展,也有许多事故发生,每年几乎都有起重机因为风而发生事故,特别是塔吊,大起重量的履带吊,原因之一就是它们的臂架相对而言是细长杆件,受风载荷作用较敏感。另外,港口的风浪较内陆情况更加复杂,大风出现的时候也更多,因此港口起重机因风灾发生事故的隐患是存在的,发生的概率也更大。所以近年兴起的风洞数值模拟仿真越来越受到人们的关注。有越来越多的研究人员运用流体分析软件对流场进行模拟,建立叁维仿真模型来模拟真实的物体。这种通过计算机来分析设计减少了设计的成本和增加了设计的准确性。利用计算机的强大计算能力模拟风载荷以及结构件。与真实的风洞实验比较,数值模拟仿真技术可以较为真实的模拟真实的实验,节省了财力物力和时间。本文以结构风工程及计算流体力学为理论基础,利用UG强大的叁维建模功能、ANSYS WORKBENCH强大的流体和流固耦合计算功能,对门座起重机臂架结构进行了如下的研究工作：①建立门座起重机臂架结构叁维模型及流场模型,对模型进行必要的处理以及网格的划分；②利用流固耦合的分析理论对结构进行不同风速、不同方向作用下的仿真计算,得到臂架结构上的风压分布规律；③对臂架结构进行模态分析,提取结构的前六阶模态；④使用CFX软件中的大涡模拟模型对臂架结构进行了风振仿真分析,得出臂架在不同风速作用下的风力变化曲线,得到风力变化频率。⑤根据起重机设计手册的计算方法计算结构受到的风载荷与软件计算的结果进行对比；⑥通过CFX软件计算得出的风阻力,并将该风阻力加载到臂架结构上进行风振响应分析。
参考文献：
[1]. 岸边集装箱起重机圆截面杆件风致振动及控制的研究[D]. 李晓猛. 上海海事大学. 2004
[2]. 岸边起重机圆截面杆涡激振动抑制的模拟实验研究[D]. 唐军领. 上海海事大学. 2006
[3]. 圆截面杆件涡激振动抑制结构的研究[D]. 钞素莉. 上海海事大学. 2005
[4]. 岸桥圆截面杆件涡激振动的直条肋抑制模拟实验[D]. 马高峰. 上海海事大学. 2007
[5]. 岸边集装箱起重机的风振响应分析及风振控制[D]. 胡金昌. 武汉理工大学. 2011
[6]. 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
[7]. 低振动低噪声集装箱起重机上部结构动力快速分析[D]. 曾怡. 同济大学. 2007
[8]. 集装箱起重机风灾分析与防范研究[D]. 艾明飞. 上海海事大学. 2005
[9]. 拉管结构绕流的数值模拟及理论分析[D]. 高仕宁. 大连理工大学. 2009
[10]. 港口起重机臂架结构风振响应分析[D]. 李忠慧. 武汉理工大学. 2013
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