門式起重機(jī)波紋腹板主梁結(jié)構(gòu)性能分析及優(yōu)化設(shè)計.pdf

1、箱形梁門式起重機(jī)由于具有安全性高、剛度大等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于建筑、生產(chǎn)、物流等多個領(lǐng)域。箱形梁門機(jī)金屬結(jié)構(gòu)的重量通常占整機(jī)自重的60％以上，一些大型門機(jī)則達(dá)到90％，因此，對其進(jìn)行輕量化研究非常有必要。起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計具有多種方法，包括使用高強(qiáng)度合金材料、改進(jìn)加工工藝與采用更有利的結(jié)構(gòu)形式等。而前兩種方法往往受到成本和現(xiàn)有加工技術(shù)條件的限制，因此，通過改進(jìn)門機(jī)結(jié)構(gòu)形式實現(xiàn)輕量化成為了研究的點(diǎn)。本文借鑒橋梁和房屋建筑領(lǐng)域應(yīng)用廣泛的波

2、紋腹板箱形梁結(jié)構(gòu)，對箱形梁門式起重機(jī)輕量化進(jìn)行了研究。
　　本文以某廠生產(chǎn)的額定起重量為40t、跨度為30m的帶懸臂箱形雙梁門式起重機(jī)為研究對象，選用合適的波紋形狀與尺寸，設(shè)計出波紋腹板門式起重機(jī)。利用ANSYS建立傳統(tǒng)直腹板門機(jī)與波紋腹板門機(jī)的有限元模型，分析并比較兩種門機(jī)結(jié)構(gòu)的靜強(qiáng)度、靜剛度與自重。結(jié)果表明:兩種門機(jī)結(jié)構(gòu)的靜強(qiáng)度和靜剛度均滿足要求，但波紋腹板門機(jī)結(jié)構(gòu)的靜強(qiáng)度和靜剛度略有下降;與傳統(tǒng)直腹板門機(jī)相比，波紋腹板門機(jī)門

3、架結(jié)構(gòu)節(jié)約鋼材7776kg，自重降低8.01％。
　　綜合應(yīng)用有限元分析軟件ANSYS與多學(xué)科優(yōu)化平臺ISIGHT對波紋腹板門式起重機(jī)和傳統(tǒng)直腹板門式起重機(jī)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。與優(yōu)化后傳統(tǒng)直腹板門機(jī)相比，優(yōu)化后波紋腹板門機(jī)門架結(jié)構(gòu)節(jié)約鋼材6381kg，自重降低7.56％，實現(xiàn)了輕量化設(shè)計。
　　研究了優(yōu)化后波紋腹板門機(jī)的靜態(tài)和動態(tài)性能。首先，應(yīng)用ANSYS校核門機(jī)的靜強(qiáng)度和靜剛度;考慮材料非線性和幾何非線性的影響，采用一致缺陷模態(tài)

4、法模擬波紋腹板初始幾何缺陷，對波紋腹板門機(jī)主梁進(jìn)行非線性屈曲分析，校核門機(jī)主梁波紋腹板的局部穩(wěn)定性。分析結(jié)果表明:優(yōu)化后波紋腹板門機(jī)的靜強(qiáng)度、靜剛度與主梁波紋腹板的局部穩(wěn)定性均滿足要求。然后，運(yùn)用分塊蘭索斯法對波紋腹板門機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行模態(tài)分析，得到滿載小車位于跨中時門機(jī)的前8階固有頻率和振型，其中第7階振型為門機(jī)在垂直方向的振動，固有頻率為3.727Hz，在推薦值2Hz～4Hz之間，說明門機(jī)結(jié)構(gòu)的動剛度滿足要求。最后，利用ANSYS分析了波