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岸边集装箱起重机部件应力寿命分析及在线可视化技术研究
| 论文题名： | 岸边集装箱起重机部件应力寿命分析及在线可视化技术研究 |
| 关键词： | 岸边集装箱起重机;CMS系统;应力分析;疲劳寿命;在线可视化 |
| 摘要： | 岸边集装箱起重机(简称岸桥)是港口码头作业的核心设备,因是在露天作业,现场工作环境恶劣,导致设备容易发生故障、损坏等,需要对岸桥进行实时监控并进行故障预警。起重机管理系统 CMS(Crane Management System)是安装于岸桥上的监控系统,可对岸桥的运行状态实时地监控并及时地显示出故障信息,但目前 CMS系统无法监控岸桥钢结构各部分的应力状态,钢丝绳作为岸桥作业的关键部件,容易发生疲劳断裂,一旦断裂将会引发巨大的灾难事故。基于以上考虑,本论文开展了基于现场CMS系统信息的岸边集装箱起重机应力在线可视化以及根据钢丝寿命来预测钢丝绳剩余疲劳寿命的方法的研究。 首先,研究了岸桥钢结构及钢丝绳在不同工况下的应力分析的方法。建立了岸桥钢结构及钢丝绳的有限元模型,分析了岸桥钢结构及钢丝绳在不同工况下的应力分布情况,获得应力分析结果,为后续工作提供支持。 其次,在钢丝绳应力分析的基础上对钢丝绳进行了疲劳寿命分析,提出了依据钢丝绳断丝数与钢丝绳疲劳寿命之间的关系分析钢丝绳疲劳寿命的方法,基于理论计算得到钢丝绳钢丝的S-N曲线,并结合提升过程中动载加速度测量实验得到钢丝绳的载荷谱文件,在Workbench中对钢丝绳进行疲劳寿命分析,计算钢丝疲劳寿命值,再分析得到钢丝绳的疲劳寿命值。 再次,研究了应力在线计算及可视化的方法,基于岸桥 CMS系统的运行数据实现虚拟岸桥系统与真实岸桥系统的“同步”作业仿真,在作业过程实时插值计算得到当前时刻钢结构的应力值并映射成颜色进行动态显示。 最后,基于以上工作基础开发了岸边集装箱起重机作业及应力在线可视化仿真系统,实时显示岸桥钢结构及钢丝绳的应力状态,并实时显示钢丝绳的已作业箱数以及剩余作业箱数,实现对钢丝绳剩余寿命的预测。该系统有助于岸桥维护人员直观的看到岸桥作业过程中各部分应力的变化情况,尤其是关键部位的应力情况,可以为岸桥运维方案的制定提供辅助信息。 |
| 作者： | 黄晓杰 |
| 专业： | 机械制造及其自动化 |
| 导师： | 范秀敏 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 上海交通大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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