岸邊集裝箱起重機碰撞的顯式非線性動態(tài)分析和吸能結構研究.pdf

1、港口軌道起重機因強風作用發(fā)生的碰撞事故往往因自身所帶大動能而造成起重機脫軌傾覆和災難性損傷，給港口造成巨大的經(jīng)濟損失，這是橫亙在港口整體縮減運營成本面前的一大工程難題。本文針對此工程實際問題利用ABAQUS的顯式非線性動態(tài)分析功能，對起重機不同碰撞條件進行仿真建模分析，分析了起重機在強風作用下沿軌道滑行與相鄰起重機或端部止擋裝置在不同速度下碰撞后臺車部位的變形形式、應力分布、位移等，確定了碰撞時臺車與門框相連部位為危險位置，并通過設計合

2、理緩沖吸能結構以及優(yōu)化臺車結構減少碰撞過程對危險部位造成的損傷，進而保證起重機在碰撞時不會發(fā)生脫軌傾覆等重大事故，為港口起重機防碰撞以及減小碰撞帶來的損失提供了理論分析方法和技術支持。主要研究內容如下：
　　本文首先介紹了非線性有限元法的原理，分析了ABAQUS顯式非線性動態(tài)分析用于模擬碰撞沖擊和爆炸等瞬態(tài)事件的優(yōu)越性；建立了起重機碰撞過程中大變形問題的數(shù)學模型，并根據(jù)不同碰撞條件結合動態(tài)非線性理論描述的基本方程確定了適合起重機碰

3、撞問題的數(shù)學模型。
　　詳細介紹了建立簡化模型所采用的思路和簡化原則，并依據(jù)簡化原則建立了接近于實際情況的起重機三維模型；結合低碳鋼單向拉伸實驗數(shù)據(jù)對模型中部件進行材料屬性的設置；參考已有文獻中有限元網(wǎng)格劃分原則對有限元模型進行網(wǎng)格劃分；根據(jù)實際起重機運行情況設定接觸屬性；最后對模型進行詳細受力分析計算確定發(fā)生碰撞時加載在模型上的初始速度場。本文中所有為建模所進行的試驗、設置和計算均為了保證有限元分析過程盡可能模擬真實場景，保證整

4、個碰撞模擬過程的準確性。
　　利用ABAQUS軟件對建立的碰撞模型進行求解，得到了不同工況下碰撞結果的應力、位移云圖和選定測點應力、位移曲線，比較了同一工況下不同碰撞速度對碰撞結果的影響，最后找出了臺車與門框相連區(qū)域以及臺車次級結構和上級結構連接處為碰撞中的危險截面，正是由于發(fā)生在這些危險截面材料的屈服失效甚至斷裂是造成起重機碰撞損毀的重要原因。
　　最后介紹了碰撞吸能被動防護在減小港口起重機碰撞損失的重要性和必要性。介紹了