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基于ADINA的门机风载流固耦合分析与碰撞动力学研究
| 论文题名： | 基于ADINA的门机风载流固耦合分析与碰撞动力学研究 |
| 关键词： | 计算流体动力学;流固耦合;有限元分析;碰撞振动;港口门座起重机;风场特征 |
| 摘要： | 针对沿海港口气候条件复杂,常年面临强台风、强阵风的特殊环境,本文对港口门座起重机进行了数值风洞的流固耦合建模与分析,并分析了两台门机在风场中的相互影响,从而提出了利用多台起重机联合防风的策略。同时,对两台门机沿轨道滑行碰撞的情形进行了模拟分析,为沿海各港口在轨道起重机滑行碰撞分析方面提供理论方法与技术支持。 本文的研究内容主要包括以下几个方面: (1)港口起重机风场特征研究与CFD理论分析 通过对风场的基本特征以及其特征的数学描述方式进行介绍,阐述了目前在数值计算领域常用的风场特征的描述方法。同时,通过对计算流体动力学(CFD)的基本方程及常用湍流数值模拟方法的分析,确定了适合本研究中采用的风载数学模型。 (2)流固耦合理论研究与求解方法 通过对流固耦合理论的原理进行阐述,对流固耦合分析中的关键理论问题进行了详细分析与研究,包括拉格朗日-欧拉法的原理、流固耦合运动控制方程、耦合界面的边界条件、流固接触界面上的数据传递以及耦合方程的求解等。 (3)碰撞振动工程的理论研究 通过对多刚体动力学理论的原理、运动学方程与数值求解方法、结构碰撞所遵循的守恒方程与边界条件等理论进行研究,对实际碰撞仿真模拟过程中的非线性特征、沙漏控制方法、相关接触界面的处理以及接触界面上摩擦力的计算进行了分析。 (4)单台与多台起重机有限元流固耦合模型的计算 通过对起重机进行计算流体动力学的数值分析与模拟,计算出了在不同工况下起重机结构与流场的信息,并对起重机各个坐标方向上的风载荷合力以及合力矩进行了量化计算。最后通过对多台起重机进行数值风洞分析,分析了在风场中各起重机之间的相互作用关系,从而对目前港口起重机的防风提出了相应的应对策略和理论方法。 (5)起重机沿轨道滑行的碰撞振动分析 通过对两台门机因受强风作用而沿轨道滑行碰撞的过程进行模拟,分析了起重机主要部件碰撞振动形式,并对其振动曲线进行了傅里叶分析。最后,通过将各个构件的振动情况与其频率模态分析结果进行比较,为港口管理者在防止起重机滑行方面提供相关的理论支持与改进策略。 |
| 作者： | 常亚琼 |
| 专业： | 物流技术与装备 |
| 导师： | 徐承军 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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