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原文传递桥式抓斗卸船机风振响应分析及控制研究

论文题名：	桥式抓斗卸船机风振响应分析及控制研究
关键词：	桥式抓斗卸船机;脉动风载荷;动态响应;风振控制;缩尺模型
摘要：	桥式抓斗卸船机是目前世界上用于港口散货装卸最主要的机械设备，其工作地点多位于海边港口，且迎风面积较大、风力作用集中、重心高极易产生共振现象，发生疲劳破坏和倾覆事故，目前对桥式抓斗卸船机在脉动风载荷作用下结构的动态特性和风振控制没有系统的研究。本文以桥式抓斗卸船机为研究对象，通过有限元仿真对桥式抓斗卸船机进行静风响应和脉动风振响应分析得到其结构特性，结合结构控制理论提出风振控制设计方法，并利用仿真软件对该控制方法进行风振控制效果评估。以及利用相似准则设计桥式抓斗卸船机的缩尺模型在静风载荷作用下应力应变情况验证卸船机仿真分析结构和风载荷加载的正确性，并进行缩尺模型风振控制前后的动态特性实验分析，验证控制方法的控制效果。论文主要内容如下: 　　(1)基于桥式抓斗卸船机的金属结构力学特性和工作时主要技术参数，对卸船机有限元模型进行合理地简化，并研究各工况卸船机在两种方向上不同风速载荷作用的响应特性，结果表明纵向风载影响远大于横向风载，在后面分析时主要考虑纵向风载作用，并明确了卸船机的应力集中位置以及最大位移位置。　　(2)基于卸船机有限元模型进行不同工况下的模态分析，得到其各工况的主要振型和固有频率，利用MATLAB数字软件对脉动风进行数值模拟，并对卸船机的不同工况进行脉动风载荷作用动力时程分析，提取关键位置应力特性和位移时程曲线，观察其振动特性，并与静风响应分析结果进行比较研究。结果表明对于相同基本风速的脉动风作用下的卸船机的最大应力值和最大位移值均要大于静风作用时，在进行卸船机设计时需要考虑其脉动风载荷作用的情况。　　(3)基于卸船机风振控制理论，结合卸船机静风响应和脉动风振响应分析得到的整体应力应变结构特性，提出针对桥式抓斗卸船机的风振控制设计方法，并通过有限元软件对风振控制后卸船机进行脉动风载荷时程分析，与控制前分析结果进行比较得到风振控制效果，结果表明该控制方法具有良好的风振控制效果。　　(4)利用相似准则设计制作卸船机缩尺模型，并对缩尺模型进行不同工况下静风载试验得到关键位置的应力和应变响应情况，并与有限元模型静风分析结果进行比较，表明卸船机有限元模型简化和风载荷加载方式的正确性;同时也对风振控制前后的缩尺模型进行了脉动风载下不同工况的应力应变试验，比较分析二者结果，表明该风振控制方法的控制效果较好，能有效的降低脉动风对卸船机的振动作用。　　本文系统地研究了桥式抓斗卸船机在静风和脉动风载荷作用下的静态和动态结构特性，在此基础上对卸船机进行了风振控制方法的研究，并试验证明了有限元模型简化、风载荷加载的准确性和风振控制方法的有效性，为不同参数的桥式抓斗卸船机进行风振分析和控制研究提供了理论依据。
作者：	杨超
专业：	机械工程
导师：	叶永伟
授予学位：	硕士
授予学位单位：	浙江工业大学
学位年度：	2017
正文语种：	中文