异形高耸专用塔机的动态特性分析与优化设计

发布时间：2017-04-09 08:23

  本文关键词：异形高耸专用塔机的动态特性分析与优化设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：异形高耸专用塔机是一种针对特定建筑而设计的新型塔机，它弥补了普通塔机在针对类似火电厂冷却塔、烟囱结构以及交通铁路塔桥之类建筑施工方面的不足，由于在它的设计中增加了施工平桥部分，使它可同时完成物料升降与水平运输及施工人员输送功能，很大程度上提高了施工效率，降低了工程的成本。 本文以有限元法为分析理论基础，以大型有限元分析软件ANSYS为分析平台，通过对异形高耸专用塔机的结构尺寸性能分析，，建立了塔机的有限元模型。 针对塔机在两种静平衡状态的危险工况进行了静力学分析。对塔机的模态特性及谐响应进行了分析，提取了塔机的前8阶模态频率、主振型，并对振型表现形式进行了分析。通过对塔机的谐响应分析，得出了塔机在简谐激振下的不同部位的谐响应位移曲线图，并与模态分析结果进行了对比，得出了塔机最容易发生振动的频率。 参考国家抗震规范，计算出了塔机的地震谱值，使用ANSYS软件的谱分析模块对塔机进行了地震谱分析，分析结果对塔机的抗震防震设计提供了一定的参考。 分析了异形高耸塔机起重系统，并建立了塔机起重系统的数学模型，通过对基本粒子群优化算法进行改进，运用MATLAB实现了基于粒子群算法的异形高耸塔机起重系统的优化，且效果明显。
【关键词】：异形高耸专用塔机 有限元模型 静力学分析 模态分析 谐响应分析 地震谱分析 优化设计
【学位授予单位】：西安建筑科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH213.3
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 1 绪论9-15
• 1.1 塔式起重机的发展现状及趋势9-11
• 1.2 本课题提出的背景11-12
• 1.3 课题的研究现状12-13
• 1.4 课题的研究意义13
• 1.5 课题的主要研究内容13-15
• 2 异形高耸专用塔机的有限元建模及静力学分析15-31
• 2.1 异形高耸专用塔机的结构及参数15-17
• 2.1.1 异形高耸专用塔机的性能及尺寸参数15-17
• 2.1.2 异形高耸专用塔机的金属结构17
• 2.2 有限元法介绍17-21
• 2.2.1 有限元法的基本思想18
• 2.2.2 有限元法分析的步骤18-19
• 2.2.3 有限元的应用及其发展趋势19-21
• 2.3 ANSYS 软件介绍21-24
• 2.3.1 ANSYS 软件的特点21-22
• 2.3.2 ANSYS 的建模方法22-23
• 2.3.3 ANSYS 软件的有限元求解过程23-24
• 2.4 异形高耸专用塔机的有限元建模24-26
• 2.4.1 简化处理24-25
• 2.4.2 单元选择25
• 2.4.3 边界条件的处理25-26
• 2.5 异形高耸专用塔机的静力学分析26-29
• 2.5.1 塔式起重机的静力学分析工况：26-28
• 2.5.2 异形高耸专用塔机结构的强度及刚度28
• 2.5.3 ANSYS 静力学分析28-29
• 2.3 本章小结29-31
• 3 异形高耸专用塔机的模态及谐响应分析31-41
• 3.1 异形高耸专用塔机的模态分析31-37
• 3.1.1 模态分析简介31-32
• 3.1.2 模态分析基本理论32-33
• 3.1.3 ANSYS 模态分析方法33-34
• 3.1.4 模态分析步骤34-35
• 3.1.5 ANSYS 模态分析35-37
• 3.2 异形高耸专用塔机的谐响应分析37-40
• 3.2.1 谐响应分析简介37-39
• 3.2.2 谐响应分析39-40
• 3.3 本章小结40-41
• 4 异形高耸专用塔机的地震谱响应分析41-51
• 4.1 地震对塔机的危害41-43
• 4.2 抗震设计的发展43-44
• 4.2.1 静力理论阶段43-44
• 4.2.2 反应谱方法44
• 4.2.3 动力理论阶段44
• 4.2.4 基于结构性能的抗震设计理论44
• 4.3 ANSYS 谱分析44-47
• 4.3.1 谱分析基本理论44-46
• 4.3.2 谱分析方法46
• 4.3.3 ANSYS 谱分析步骤46-47
• 4.4 异形高耸专用塔机的地震谱分析47-50
• 4.5 本章小结50-51
• 5 异形高耸专用塔机的起重系统的优化设计51-61
• 5.1 粒子群优化算法简介51-55
• 5.1.1 粒子群优化算法基本理论51-54
• 5.1.2 粒子群优化算法的改进54-55
• 5.2 塔机起重系统的数学模型55-57
• 5.2.2 目标函数56
• 5.2.3 约束条件56-57
• 5.2.4 设计变量的区域约束57
• 5.3 塔机起重系统的优化运算57-59
• 5.3.1 粒子群优化算法的流程57-58
• 5.3.2 起重系统的优化过程58-59
• 5.4 本章小结59-61
• 6 结论与展望61-63
• 6.1 结论61
• 6.2 展望61-63
• 致谢63-64
• 参考文献64-67
• 附录：攻读学位期间发表的论文67

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