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抓斗挖泥船臂架结构有害冲击振动仿真分析与试验研究
| 论文题名： | 抓斗挖泥船臂架结构有害冲击振动仿真分析与试验研究 |
| 关键词： | 抓斗挖泥船;臂架结构;有害冲击;振动特性 |
| 摘要： | 随着沿海和长江干线港口深水航道及海洋工程的迅速发展，我国对抓斗式挖泥船需求量越来越大，从而对抓斗式挖泥船的综合性能提出了更高的要求。抓斗挖泥机作为抓斗挖泥船的重要挖掘工作装置，其重要承载构件臂架结构的设计和工作性能将极大的影响整机作业效率。由于海上作业环境的多样性，使得抓斗挖泥船的受力情况极为复杂，因此对恶劣环境下臂架所受到的有害冲击造成的臂架振动进行仿真分析具有十分重要的意义，有助于了解其振动特性，避免结构发生共振，提高其振动性能。 本文以18m3抓斗挖泥船臂架结构为研究对象，以有限元法、动力学分析法为理论基础，运用虚拟样机技术，建立抓斗挖泥船挖泥机刚柔耦合模型，对挖泥机在满载情况下的起升、回转和卸载泥土三个不同工况下的臂架结构振动情况进行了动力学仿真分析，真实反映出臂架结构在挖泥作业过程中的振动性能，并通过对抓斗挖泥机进行了应力试验，以动载应力试验结果对虚拟样机仿真结果进行验证。本文的主要研究内容如下： （1）通过现场调研结合理论分析，合理地确定挖泥机仿真工况及载荷组合，据此，用ANSYS软件对抓斗挖泥机臂架结构进行有限元结构静力学分析，并对相应的计算结果进行分析，找出其危险断面位置，确定最危险的工况，为后续的振动仿真作铺垫。 （2）对臂架结构进行模态分析，提取了前十阶固有频率、主振型及振型图，并对结果进行分析，研究了臂架结构的动态特性；同时建立抓斗挖泥机动力学模型，针对不同工况对其进行理论分析，研究了不同工况下产生振动的机理与原因。 （3）利用SolidWorks软件建立的刚体模型与ANSYS软件建立的臂架柔体模型，导入至 ADAMS中，建立挖泥机刚柔耦合虚拟样机模型，以此为仿真对象，在起升、回转、抓斗卸载等工况下，对臂架结构的有害冲击振动进行动力学仿真。 （4）通过对挖泥机臂架结构进行应力检测试验，校核了结构的强度和稳定性，结合试验结果与刚柔混合模型仿真结果对比分析，对动力学仿真结果进行评判。 本文完成了抓斗挖泥船臂架结构静力学计算分析，了解其受力特点与危险工况，并对最危险工况下，臂架结构不同动作下所受到的冲击振动进行仿真分析，得到臂架结构的振动情况，并与实际结合讨论，肯定了仿真结果的正确性。本文所做的研究工作具有一定的实际应用价值，为今后对挖泥船臂架结构的动态设计提供指导。 |
| 作者： | 刘阳 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 肖汉斌 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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