橋式抓斗卸船機(jī)風(fēng)振響應(yīng)分析及控制研究.pdf

1、橋式抓斗卸船機(jī)是目前世界上用于港口散貨裝卸最主要的機(jī)械設(shè)備，其工作地點(diǎn)多位于海邊港口，且迎風(fēng)面積較大、風(fēng)力作用集中、重心高極易產(chǎn)生共振現(xiàn)象，發(fā)生疲勞破壞和傾覆事故，目前對橋式抓斗卸船機(jī)在脈動(dòng)風(fēng)載荷作用下結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)特性和風(fēng)振控制沒有系統(tǒng)的研究。本文以橋式抓斗卸船機(jī)為研究對象，通過有限元仿真對橋式抓斗卸船機(jī)進(jìn)行靜風(fēng)響應(yīng)和脈動(dòng)風(fēng)振響應(yīng)分析得到其結(jié)構(gòu)特性，結(jié)合結(jié)構(gòu)控制理論提出風(fēng)振控制設(shè)計(jì)方法，并利用仿真軟件對該控制方法進(jìn)行風(fēng)振控制效果評估。以及

2、利用相似準(zhǔn)則設(shè)計(jì)橋式抓斗卸船機(jī)的縮尺模型在靜風(fēng)載荷作用下應(yīng)力應(yīng)變情況驗(yàn)證卸船機(jī)仿真分析結(jié)構(gòu)和風(fēng)載荷加載的正確性，并進(jìn)行縮尺模型風(fēng)振控制前后的動(dòng)態(tài)特性實(shí)驗(yàn)分析，驗(yàn)證控制方法的控制效果。論文主要內(nèi)容如下:
　　(1)基于橋式抓斗卸船機(jī)的金屬結(jié)構(gòu)力學(xué)特性和工作時(shí)主要技術(shù)參數(shù)，對卸船機(jī)有限元模型進(jìn)行合理地簡化，并研究各工況卸船機(jī)在兩種方向上不同風(fēng)速載荷作用的響應(yīng)特性，結(jié)果表明縱向風(fēng)載影響遠(yuǎn)大于橫向風(fēng)載，在后面分析時(shí)主要考慮縱向風(fēng)載作用，并

3、明確了卸船機(jī)的應(yīng)力集中位置以及最大位移位置。
　　(2)基于卸船機(jī)有限元模型進(jìn)行不同工況下的模態(tài)分析，得到其各工況的主要振型和固有頻率，利用MATLAB數(shù)字軟件對脈動(dòng)風(fēng)進(jìn)行數(shù)值模擬，并對卸船機(jī)的不同工況進(jìn)行脈動(dòng)風(fēng)載荷作用動(dòng)力時(shí)程分析，提取關(guān)鍵位置應(yīng)力特性和位移時(shí)程曲線，觀察其振動(dòng)特性，并與靜風(fēng)響應(yīng)分析結(jié)果進(jìn)行比較研究。結(jié)果表明對于相同基本風(fēng)速的脈動(dòng)風(fēng)作用下的卸船機(jī)的最大應(yīng)力值和最大位移值均要大于靜風(fēng)作用時(shí)，在進(jìn)行卸船機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)需要考

4、慮其脈動(dòng)風(fēng)載荷作用的情況。
　　(3)基于卸船機(jī)風(fēng)振控制理論，結(jié)合卸船機(jī)靜風(fēng)響應(yīng)和脈動(dòng)風(fēng)振響應(yīng)分析得到的整體應(yīng)力應(yīng)變結(jié)構(gòu)特性，提出針對橋式抓斗卸船機(jī)的風(fēng)振控制設(shè)計(jì)方法，并通過有限元軟件對風(fēng)振控制后卸船機(jī)進(jìn)行脈動(dòng)風(fēng)載荷時(shí)程分析，與控制前分析結(jié)果進(jìn)行比較得到風(fēng)振控制效果，結(jié)果表明該控制方法具有良好的風(fēng)振控制效果。
　　(4)利用相似準(zhǔn)則設(shè)計(jì)制作卸船機(jī)縮尺模型，并對縮尺模型進(jìn)行不同工況下靜風(fēng)載試驗(yàn)得到關(guān)鍵位置的應(yīng)力和應(yīng)變響應(yīng)情況，

5、并與有限元模型靜風(fēng)分析結(jié)果進(jìn)行比較，表明卸船機(jī)有限元模型簡化和風(fēng)載荷加載方式的正確性;同時(shí)也對風(fēng)振控制前后的縮尺模型進(jìn)行了脈動(dòng)風(fēng)載下不同工況的應(yīng)力應(yīng)變試驗(yàn)，比較分析二者結(jié)果，表明該風(fēng)振控制方法的控制效果較好，能有效的降低脈動(dòng)風(fēng)對卸船機(jī)的振動(dòng)作用。
　　本文系統(tǒng)地研究了橋式抓斗卸船機(jī)在靜風(fēng)和脈動(dòng)風(fēng)載荷作用下的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)特性，在此基礎(chǔ)上對卸船機(jī)進(jìn)行了風(fēng)振控制方法的研究，并試驗(yàn)證明了有限元模型簡化、風(fēng)載荷加載的準(zhǔn)確性和風(fēng)振控制方法的