门式启闭机门架结构有限元分析
合集下载
2000t×87m门式起重机有限元分析
应用与试验
２１年 期（ 第１ 期 杌 巍 ０ 第３ 总 １ ）・ ２ ９ 院 与 应重 机 有 限 元 分 析 ０ ０ｘ ７
范 平， 李 晨， 张纯禹， 徐鹤霖 ， 王德保
２４ ７ ） １ １４ （ 无锡源清 高新技 术研 究所有限公司 工程仿 真与分析 实验室， 江苏 无锡
向刚度 ， 每 ５ 主梁 ｍ有 横 隔板 ， 主梁 总长 ９．５ 高度 ６３ｍ， 为 ９５ ．ｍ。为有 效评 估 、 优化 该起 重 机 的结构 ， 立 了 建 详 细 的三维 有限元模 型 ， 模型完 整考虑 了大梁 、 该 刚性 腿 内部 的箱梁结构 ， 因此除可对强 度 、 刚度 进行 可靠 的 评 估外 ， 对箱梁结构 的局部稳定性 进行 了计算 。 还
度为 ７５ ｇｍ ， ８０ｋ／ 弹性模量为 ２０ Ｐ ， １Ｇ ａ泊松 比０ ３ ．。 ２ ２ 载荷 和边界 条件 ． 由于篇幅有限 ， 仅以一典型工况做分析 ： 主小车
距 离柔腿 ２ ｍ， ５ 副小 车距离 主小 车 １ ｍ处 。如 图 ２ ０ 。
ｉ ，车 ｌｌ ｌ， 主小 车
度为 ８ ｍ， ７ 高度为 ８ ．ｍ。柔腿采用铰链 式连 接 ， ０５ 刚 腿 采用 固定 连接 ， 单侧 支腿 下面 采用双 轨道 。主梁 采 用 双梁 门结 构 ， 两根 主梁 截 面 为 箱 型 ， 具有 较 大 的横
Ａｂ ｔａ ｔ ｅａｌｄ ｔｒｅ ｄｍｅ ｓ ｎ ｌｆ ｉ ｌｍｅ ｔ ｄ ｌｉ ｃ ｎ ｔ ｃｅ ｎ ｈ ｔ ｎ ｔ ｈ ｔ ｎ ｓ ，ｔｅ ｓａ ｉｔ ｎ ｓｒ ｃ ：Ａ ｄ ｔｉ ｈｅ — ｉ ｎ ｉ ａ ｉ ｔ ｅｅ ｎ ｅ ｏ ｎｅ ｍｏ ｅ ｓ ｏ ｓｒ ｔｄ ａ ｄ ｔｅｓ ｅ ｇｈ，ｔｅｓｉ ｅｓ ｈ ｔｂｌｙ ａ ｄ ｕ ｒ ｆ ｉ
２１年 期（ 第１ 期 杌 巍 ０ 第３ 总 １ ）・ ２ ９ 院 与 应重 机 有 限 元 分 析 ０ ０ｘ ７
范 平， 李 晨， 张纯禹， 徐鹤霖 ， 王德保
２４ ７ ） １ １４ （ 无锡源清 高新技 术研 究所有限公司 工程仿 真与分析 实验室， 江苏 无锡
向刚度 ， 每 ５ 主梁 ｍ有 横 隔板 ， 主梁 总长 ９．５ 高度 ６３ｍ， 为 ９５ ．ｍ。为有 效评 估 、 优化 该起 重 机 的结构 ， 立 了 建 详 细 的三维 有限元模 型 ， 模型完 整考虑 了大梁 、 该 刚性 腿 内部 的箱梁结构 ， 因此除可对强 度 、 刚度 进行 可靠 的 评 估外 ， 对箱梁结构 的局部稳定性 进行 了计算 。 还
度为 ７５ ｇｍ ， ８０ｋ／ 弹性模量为 ２０ Ｐ ， １Ｇ ａ泊松 比０ ３ ．。 ２ ２ 载荷 和边界 条件 ． 由于篇幅有限 ， 仅以一典型工况做分析 ： 主小车
距 离柔腿 ２ ｍ， ５ 副小 车距离 主小 车 １ ｍ处 。如 图 ２ ０ 。
ｉ ，车 ｌｌ ｌ， 主小 车
度为 ８ ｍ， ７ 高度为 ８ ．ｍ。柔腿采用铰链 式连 接 ， ０５ 刚 腿 采用 固定 连接 ， 单侧 支腿 下面 采用双 轨道 。主梁 采 用 双梁 门结 构 ， 两根 主梁 截 面 为 箱 型 ， 具有 较 大 的横
Ａｂ ｔａ ｔ ｅａｌｄ ｔｒｅ ｄｍｅ ｓ ｎ ｌｆ ｉ ｌｍｅ ｔ ｄ ｌｉ ｃ ｎ ｔ ｃｅ ｎ ｈ ｔ ｎ ｔ ｈ ｔ ｎ ｓ ，ｔｅ ｓａ ｉｔ ｎ ｓｒ ｃ ：Ａ ｄ ｔｉ ｈｅ — ｉ ｎ ｉ ａ ｉ ｔ ｅｅ ｎ ｅ ｏ ｎｅ ｍｏ ｅ ｓ ｏ ｓｒ ｔｄ ａ ｄ ｔｅｓ ｅ ｇｈ，ｔｅｓｉ ｅｓ ｈ ｔｂｌｙ ａ ｄ ｕ ｒ ｆ ｉ
门式启闭机门架结构有限元分析及优化设计
门式启闭机门架结构有限元分析及优化设计随着国家经济快速的发展,工业生产规模的扩大和自动化程度的提高,起重机已经广泛用于现代化生产的各个领域。
在起重机的传统设计过程中,设计任务量大且繁琐,而且采用安全系数法往往设计出结构偏重、能耗高的产品。
科学技术的飞速发展促进许多跨学科的先进设计方法不断涌现。
与此同时现代社会资源环境的不断恶化,起重机产品势必向着智能化、多样化、节能经济的轻量化方向发展。
因此借助计算机技术和现代优化设计方法,设计出更低耗能、更加智能化、更加安全可靠的环境友好型起重机具有十分重要的意义。
本文以水利工程领域中某型门式启闭机为研究对象,基于参数化思想实现启闭机门架结构的参数化建模,并由此开展门架结构的轻量化研究。
具体研究内容如下：(1)利用有限元分析软件ANSYS中的参数化设计语言APDL实现门式启闭机门架金属结构的参数化建模。
通过门架结构的静力学分析可知,工况五(即静载试验)中门架结构所承受应力和应变最大,所处位置均位于主梁上翼缘板集中载荷作用处(即小车轮压附近),但都满足设计要求。
(2)结合遗传算法,以启闭机门架重量减轻为目标,结构尺寸参数为设计变量,许用应力和刚度为约束条件进行优化设计,优化后减重约30%,优化效果显著。
(3)考虑不确定性对产品质量性能的影响,采用蒙特卡罗模拟法对优化后的结构模型进行可靠性分析,得到优化后模型的可靠度以及各设计变量的灵敏性。
结果表明：优化后结构模型的可靠度为86.5%；功能函数对许用应力、主梁盖板厚度及腹板厚度的变化最敏感。
(4)在门架结构确定性优化及可靠性分析的基础上,引入6δ设计方法,结合蒙特卡罗模拟抽样和遗传算法,完成了门架结构的6δ稳健优化设计。
结果表明：稳健优化结果实现门架重量减轻约为21.6%。
较确定性优化结果,6δ稳健性优化后的模型重量有所增加,但减低了目标函数对主梁盖板厚度及腹板厚度等不确定因素的敏感性,其可靠度达到0.98。
(5)最后结合Visual Basic和ANSYS软件,成功开发了门式启闭机参数化设计分析软件。
门座起重机门架结构的有限元分析_傅永华
门座起重机门架结构的有限元分析武汉水利电力大学 傅永华门架结构是门座起重机的基础结构,设计时一般简化为杆系结构进行计算,即将其部件作为浅梁处理。
然而在实际工程中,许多圆筒门架的部件已不宜视为浅梁。
如某电厂的60t M 6022型门座起重机(图1),沿轴线方向计算高跨比:主梁为260/1050=1/4,下横梁为250/1050=1/4.2,均属于深图1 60t M 6022型门座起重机示意图梁范畴;圆筒与两侧立柱更甚,高跨比分别为320/490=1/1.54与250/320=1/1.28,显然作为刚架结构分析是有很大误差的。
当然,在具体设计中,可加大安全储备弥补这一缺陷,但难免带有盲目性。
而且作为一种复杂的薄壁箱形结构,不了解其应力场的具体分布情况,难以有效地优化结构。
本文以某电厂M6022型门座起重机(以下简称门机)为例,使用Super Sap93大型结构分析软件用板壳元建立力学模型计算,并在分析应力场分布特点的基础上,多次改变模型的局部结构反复计算,较合理地说明了这类结构的强度条件与加固措施。
1 模型建立1.1 单元划分圆筒门架结构是对称的,但门机工作时工况的变化不便于利用对称性,故采用四结点任意四边形板壳元建立整个结构的模型。
其中圆筒板厚18mm,主梁翼缘板厚18m m,腹板厚14mm,下横梁翼缘板厚16mm,腹板厚14mm 。
网格划分如图2所示,共1825个结点,1840个单元。
图2 圆筒门架结构网格节点图的升、降、存和取分别操作,而且是手离按钮即停止动作,有关检测和安全系统仍有效(门联锁除外),升降电机处于慢速状态。
3 安全系统垂直升降式立体停车库的安全系统是由车辆尺寸和重量检测系统、超速保护系统、升降传动机构失效保护系统、冲顶保护系统、沉底保护系统、联锁保护系统、消防系统和避雷装置等组成,其工作方式举例如下:(1)车辆尺寸和重量检测系统 当车超尺寸或超重y/超负荷0灯亮,否则/安全确认0灯亮y 车驶出y 关门y 结束。
门式启闭机门架的有限元分析
抗 扭 性 能 好 、 实现 自动 焊 接 、 闭性 好 、 于 防 锈 、 护 方 便 受 力 作 集 中 力施 加在 相 应 工 况 的危 险位 置 。本 门 架 为 刚性 结 可 封 便 维
等特 点。为了能充 分的反映门架 实际结构 形式 ，本论文采用 构 ， 以在 ２个 门腿简化 的支点处采用 ３个方 向约束 的铰支 ， 所 平面单元 ｐａ ｅ２和梁 ｂａ ８ ｌ ８ ｎ ｅｍｌ９单元建立有 限元模型 ，单元 门腿 与中横粱 、下横梁连接 的另两 条门腿采用只有垂直方 向 少， 建模迅速 ， 计算效率高 。Ｂ ＡＭ１９是 以 Ｔｍｏｈ ｎ ｏ梁理 （ Ｅ ８ ｉ ｓｅｋ ｙ方 向） 约束 的铰支 。 论 为 基 础 的 ， 合 于 细长 梁或 适度 深梁 的 计 算分 析 ， 考 虑 了 ２２ 载荷 处理 和 工 况选 择 适 并 ． 剪切变形的影 响， 其使用及后处理 比传统的ｂ ａ ４ ｅｎ 单元来说， 更 启闭机常见 的载荷主要有起升载荷 、自重 、 惯性载荷 、 偏 加 直 观 方 便 ， 有广 泛 的 适 用 性 。 Ｐａ ｅ２是 二 维 ４节 点 单 元 斜 运 行 侧 向力 和 风 载 荷 等 。 具 ｌ ８ ｎ （ ｌ ｅ２ 的高 阶版 本。对于 四边 形和 三角形混合 网格 ， Ｖ Ｐａ ８ ） ｎ 它 （） １起升载荷： 闭机 的起升载荷常 以小车轮压 的方式作 启 有较 高的结果精度； 以适应不规则形状而较少损失精度 。 可
该启 闭机 门架 有 限元 模 型 共划 分 空 间梁 单元 ２ ５个 ， 点 ４ 节
用于主梁上 ， 因此， 起升载荷可按集 中力形式施加在有 限元模
中图分类号 ：Ｔ １ Ｈｌ
文献标识码 ：Ａ
文章编号 ：１０ ．９ ３ ２ １ ） １－８ ・２ ０ ７３ ７ （ ０ ０ ０ ００ ３０
等特 点。为了能充 分的反映门架 实际结构 形式 ，本论文采用 构 ， 以在 ２个 门腿简化 的支点处采用 ３个方 向约束 的铰支 ， 所 平面单元 ｐａ ｅ２和梁 ｂａ ８ ｌ ８ ｎ ｅｍｌ９单元建立有 限元模型 ，单元 门腿 与中横粱 、下横梁连接 的另两 条门腿采用只有垂直方 向 少， 建模迅速 ， 计算效率高 。Ｂ ＡＭ１９是 以 Ｔｍｏｈ ｎ ｏ梁理 （ Ｅ ８ ｉ ｓｅｋ ｙ方 向） 约束 的铰支 。 论 为 基 础 的 ， 合 于 细长 梁或 适度 深梁 的 计 算分 析 ， 考 虑 了 ２２ 载荷 处理 和 工 况选 择 适 并 ． 剪切变形的影 响， 其使用及后处理 比传统的ｂ ａ ４ ｅｎ 单元来说， 更 启闭机常见 的载荷主要有起升载荷 、自重 、 惯性载荷 、 偏 加 直 观 方 便 ， 有广 泛 的 适 用 性 。 Ｐａ ｅ２是 二 维 ４节 点 单 元 斜 运 行 侧 向力 和 风 载 荷 等 。 具 ｌ ８ ｎ （ ｌ ｅ２ 的高 阶版 本。对于 四边 形和 三角形混合 网格 ， Ｖ Ｐａ ８ ） ｎ 它 （） １起升载荷： 闭机 的起升载荷常 以小车轮压 的方式作 启 有较 高的结果精度； 以适应不规则形状而较少损失精度 。 可
该启 闭机 门架 有 限元 模 型 共划 分 空 间梁 单元 ２ ５个 ， 点 ４ 节
用于主梁上 ， 因此， 起升载荷可按集 中力形式施加在有 限元模
中图分类号 ：Ｔ １ Ｈｌ
文献标识码 ：Ａ
文章编号 ：１０ ．９ ３ ２ １ ） １－８ ・２ ０ ７３ ７ （ ０ ０ ０ ００ ３０
用有限元方法安全评估水库门式启闭机的金属结构
顶 门式启 闭机 的金属结 构进 行了模拟和计算分析 ，并根 据规 范对其 主梁 刚度 的要 求和在 役启 闭机 的强 度判别标
准 ．阐述 了如何 运用计算结果对 门式启 闭机金属结构 的刚度 和强度进行校核 。 关键词 ：有限元方法 ；门式启 闭机 ；金属结构 ；安全评估
Ａｂ ｈ ｓ ： Ｓｉｎ ｓ ｎ ｔ ｎ， ｒ ｅ ｄ ｘ ｓｔ ｖ ｌａｅ ｓ ｅ ｔ ｃｕ ｅ ｓｆｔ ｔ ｅ ｓａ ｄ￣ｒ ｓｈ ａ ｅｋ ｙ ｉ ｅ ｅ ｅ ａ ｔ ｔ ｌ ｒ ｔｒ ａ ｅ ｆ ｅ ｔ ｎ ｏ ｕ ｅ ｓｕ ｙ．Ｗｉ Ｄ ｆ ｉ ｌｍｅ ｔ ｏｔ ａ ｅＭ． ｔ ３ ｎ ｔ ｅｅ ｎ ｆ ｒ ＧＯＲ， ｈ ｉ ｅ ｓ ｗ
果 的准确性 。
３ ２ 约 束处理 ．
２ 概 况
某 水库 工程 由 １ 主坝 和 ３座 副坝组 成 ，在 坝 座
上设 ２个 放 水 底 孔 、９个 溢 洪 道 、 １ 输 水 洞 、２ 个
实反映金属结构 的受力状态 ，根据各构件的蚀余厚
度建立 了模 型 。
３ 计算模 型及参数
３ １ 单 元划 分 ．
根 据启 闭机 金属 结构 的结 构形 式 和受力 特点 并 结合 构 件 的形 状 ，将 主 梁 的加 强 此所建立的金属结 构有 限元计 算模 型 见 图 １ ，计 算模 型 的节 点 总数 为
维普资讯
用 有 限 元 方 法 安全 评 估 水 库 门式 启 闭机 的金 属 结 构
河 海 大学水 利水 电 工程 学院 １现港 － 郑圣义
摘 要 ：刚度 和强度是评 价金 属结 构安全性能的重要指标 。本文 利用三 维有限元软 件 ＡＧ０ Ｉ Ｒ，对 某水库 坝
７ ５ ，单元 总 数 为 ８２２个 。考虑 到整 个结 构在 ０个 ４ ８ 有 限元 网格 剖分 时各单 元 的衔 接 问题 ，建模 时使各 个 部件 在相 互连 接处 具有 相 同 的节 点 ，并且 尽 量使 板单元 长 宽 比接 近 于 １ ，最 大 不 超 过 ３ ，以保 证 结
2400t门式起重机有限元分析
考虑 %!""H$(’@ 工 况 !其 他 工 况 与 此 相 似 "’ 计算结果如下(
!%" 上 下 翼 缘 板( 上 翼 缘 板 最 大 压 应 力 为 %-’$#%DP1’ 下 翼 缘 板 除 梁 与 柱 连 接 处 的 最 大 拉 应 力达 !!!$%/(DP1’ 均 小 于 许 用 应 力 !F-DP1’ 因 此翼缘板满足强度要求#
(’@
%"$--
#$F"
G"@
%/$"#
-$F%
根据 %起 重 机 设 计 规 范 &’ 梁 的 挠 度 6&7$ #""#该 起 重 机 应 满 足 6&F!""$#""d%/$%’@@’ 可见各工况下梁的刚度满足要求#
4@4 柱的强度 柱 主 肢 截 面 上 应 力 最 大 值 见 表 ’# 考 虑 到 双 门
系梁两端与!门架铰 接$ 柱 顶 部 3%6 方 向 共 G 根 缆风绳$其它约束条件与单门相同$
3@5 单元选择 建 立 有 限 元 模 型 时 用 了 T59^^(/ 壳 单 元 %
+91@%GG 梁 单 元 %0A6MG 杆 单 元 )!%" 采 用 壳 单 元离散横梁各腹板%翼缘板%隔板%加强肋及柱
-! @ (’ @
-(F$(# -#!$#/
%!"F$! %!%-$#
G" @
’"%$%"
G-%$’
双门
-! @ (’ @
-$!’ ($%(
%%$% %/$%
G" @
#$’G
%-$G
缆风绳安全系数" 应满足&
!%" 上 下 翼 缘 板( 上 翼 缘 板 最 大 压 应 力 为 %-’$#%DP1’ 下 翼 缘 板 除 梁 与 柱 连 接 处 的 最 大 拉 应 力达 !!!$%/(DP1’ 均 小 于 许 用 应 力 !F-DP1’ 因 此翼缘板满足强度要求#
(’@
%"$--
#$F"
G"@
%/$"#
-$F%
根据 %起 重 机 设 计 规 范 &’ 梁 的 挠 度 6&7$ #""#该 起 重 机 应 满 足 6&F!""$#""d%/$%’@@’ 可见各工况下梁的刚度满足要求#
4@4 柱的强度 柱 主 肢 截 面 上 应 力 最 大 值 见 表 ’# 考 虑 到 双 门
系梁两端与!门架铰 接$ 柱 顶 部 3%6 方 向 共 G 根 缆风绳$其它约束条件与单门相同$
3@5 单元选择 建 立 有 限 元 模 型 时 用 了 T59^^(/ 壳 单 元 %
+91@%GG 梁 单 元 %0A6MG 杆 单 元 )!%" 采 用 壳 单 元离散横梁各腹板%翼缘板%隔板%加强肋及柱
-! @ (’ @
-(F$(# -#!$#/
%!"F$! %!%-$#
G" @
’"%$%"
G-%$’
双门
-! @ (’ @
-$!’ ($%(
%%$% %/$%
G" @
#$’G
%-$G
缆风绳安全系数" 应满足&
基于变尺度混沌一遗传算法的门式启闭机小车架结构有限元优化设计
目前对机械结构进行优化设计 ，其对象单一 、 算法 简单 ，而 对 门式 启 闭机 小 车 架进 行 结 构 优 化
设计 时包 含 大 量 参 数 ，仅 仅采 用 传统 优 化 设 计 方 法求 解 困难 ，无法得 到全 局最优 解 。
得 尤为 重 要 。虽 然 神经 网络 、遗 传 算 法 等 优 化 方
（ ） 构造 适应 度 函数 １
计 算机 为工 具 ，在 充 分考 虑 多种 设 计 约 束 的前 提 下 ，寻求 满 足 预 定 目标 的最 佳 设 计 。 对 机 械 结 构 进行 优化 设 计 ，其 目的 是 在 满 足 安 全 性 和 适 用 性
的基 础上 减轻结 构 的重量 ，以达 到 经 济 上 的最 优 。 优化设 计 的数学 模 型可表 达为
维有 限元 软件 对小 车 架进 行 结 构有 限元 优 化设 计 ，
避 免发 生 事故 ，提 高 设 计 合 理 性 和 经 济 效 益 就 显
Ｘ＝ ［１ ２ ３ ， ， ，… ，戈 ］ Ｈ （ — — 等式 约束条 件 ｉｘ） Ｇ（ —— 不 等式 约束 条件 Ｘ）
ｍｎ ｘ） ｉＦ （ ｘ∈Ｒ ＳｔＨ （ ．． Ｘ）＝ ｉ ， ， ， ０ ＝１２ … ｑ Ｇ （ ４０ ｉ Ｘ） ＝ｑ＋１２ … ， ，， Ｐ
一
Ｚ＝ ｌ ｆ Ｘ ）＝ｍｎ（ ｉ Ｘ） ，
＝
１， … ， ２， ｎ
Ｘ ∈［ ；ｂ］ ａ ， 式 中 置—— 代估 函数
（） ４
（） １ （） ２ （） ３
［ —— 待 定参 数 的取 值 范 围 ａ，ｂ］
— —
为待估 参数 的最优 值
《 起重运输机械》 ２ ０ （ ） ０ ８ ８
６ ～ ０
门式启闭机的有限元模态分析
科技信息．
高校 理科 研 究
门式 启 闭 相 髓 青 限 元檩 态 分 析
温焕 左 ， 张 飘１ ２ 虎’
ｆ １ 三峡 大 学机械 与材料 学院 ２ 国 葛洲坝 集 团机械 船舶 有 限公 司） 冲
［ 摘 要 】 据 门式启 闭机 组成及工作过程 分析 ， 出了启 闭机 金属结构 门架的动力学模型 ， 根 提 采用有限元 方法 ， ＡＮＳ 以 ＹＳ有限元分 析软件 为平台对动 力学模 型的 固有频率和振型进行求解 ， 出比较精确 的、 得 直观 的结果， 为起 重机 的动态响应分析 、 动稳 定性分析 振
１ ． 闭 机 门架 有 限 元 动 力 学 模 型 建 立 ２启 门机 的门架结构 由三个互相垂 直 、 各节点为 刚性 的主框架 、 侧框 架 和上平 台框架组成的空 间框架结构 。门架各分结构均 为箱形结构 类型 ， 箱形结构具有结构紧凑 、 间刚度 大 、 空 抗扭性能好 、 可实现 自动焊接 、 封
模 态分 析可以用来确定结构 的 自 振频率 和相应振型 ，为结构设计 提供依 据 ， 避免在动力载荷作用下发生共振 现象 ， 提高结构系统 的振 动 性能。因此 ， 态分析是结构动态分析 的一个重 要内容 ， 模 系统 动态性 能 的分析首要 的是结 构的模 态分析 ， 括结构的固有 频率和相应振 型。 包
一
研究结构的动力学 问题 ，很重 要的一部分是计算结构 的固有频率 和固有振型 。它是分析结构动力响应和其它动力学特性问题的基础 。 如果忽略阻尼 的影响 ， 则运动方程（） １ 简化为 ：
Ｍａ ）Ｋａ）Ｑ０ ０＋ （＝ （ １ （） ２
这是系统的 自由振动方程 ， 又称为动力特性方程。 任何弹性 体的 自由振 动都 可以分解 为一 系列 简谐振动 的叠加 ， 上 述方程有如下的简谐振动解 ：
高校 理科 研 究
门式 启 闭 相 髓 青 限 元檩 态 分 析
温焕 左 ， 张 飘１ ２ 虎’
ｆ １ 三峡 大 学机械 与材料 学院 ２ 国 葛洲坝 集 团机械 船舶 有 限公 司） 冲
［ 摘 要 】 据 门式启 闭机 组成及工作过程 分析 ， 出了启 闭机 金属结构 门架的动力学模型 ， 根 提 采用有限元 方法 ， ＡＮＳ 以 ＹＳ有限元分 析软件 为平台对动 力学模 型的 固有频率和振型进行求解 ， 出比较精确 的、 得 直观 的结果， 为起 重机 的动态响应分析 、 动稳 定性分析 振
１ ． 闭 机 门架 有 限 元 动 力 学 模 型 建 立 ２启 门机 的门架结构 由三个互相垂 直 、 各节点为 刚性 的主框架 、 侧框 架 和上平 台框架组成的空 间框架结构 。门架各分结构均 为箱形结构 类型 ， 箱形结构具有结构紧凑 、 间刚度 大 、 空 抗扭性能好 、 可实现 自动焊接 、 封
模 态分 析可以用来确定结构 的 自 振频率 和相应振型 ，为结构设计 提供依 据 ， 避免在动力载荷作用下发生共振 现象 ， 提高结构系统 的振 动 性能。因此 ， 态分析是结构动态分析 的一个重 要内容 ， 模 系统 动态性 能 的分析首要 的是结 构的模 态分析 ， 括结构的固有 频率和相应振 型。 包
一
研究结构的动力学 问题 ，很重 要的一部分是计算结构 的固有频率 和固有振型 。它是分析结构动力响应和其它动力学特性问题的基础 。 如果忽略阻尼 的影响 ， 则运动方程（） １ 简化为 ：
Ｍａ ）Ｋａ）Ｑ０ ０＋ （＝ （ １ （） ２
这是系统的 自由振动方程 ， 又称为动力特性方程。 任何弹性 体的 自由振 动都 可以分解 为一 系列 简谐振动 的叠加 ， 上 述方程有如下的简谐振动解 ：
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
Ｆｉ ｉｅ Ｅｌ ｍ ｅ ａ ｙ ｉ ｆＧａ ｅ Ｈ ｏ ｓ ｔ ｕ ｔ ｒ ｎ ｔ ｅ ｎｔＡｎ ｌ ｓｓ ｏ ｔ ｉ ｔＳ ｒ ｃ ｕ ｅ
ＦｕＪａ ｋ Ｘｕ Ｌｉｎ Ｌｉ ａ ｍｉ。 Ｈｕ ｎ ａ ｈ ｉ ｉｎ ｅ ａｇ ｏ ｎ Ｘｉ ａ ｇ Ｘｉｏ ｕ
门式 启 闭机是 门式起 重机 在水 电站 中的应 用 ， 属
于水 电站 的专 业 起 重 设 备 ， 广 泛 应 用 于水 电 站 闸 被 门、 拦污 栅等 的启 闭及 吊运 以及机 组设 备 和变 压器 设 备等 卸 车和 吊运作业 等 ． 的可靠 运行对 于保 障水 电 它
站安 全 运行至 关重 要 ， 门式启 闭机 的 门架结 构 是 门式 启 闭机 的主要 承重 结构 ， 其可 靠性 和合 理 性对 门式 启
第 ３ ４卷
第３ 期
三峡大学学报（ 自然 科 学 版 ）
Ｊｏ ｈ ｎ ｒ ｅＧｏｇ ｓＵｎｖ （ ｔ ｒｌ ｃｅ ｃ ｓ ｆＣ ｉａＴｈ ｅ ｒ ｅ ｉ． Ｎａｕ ａ ｉｎ ｅ ） Ｓ
Ｖｏ ． ４ ＮＯ ３ １３ ．
２１年 ６ ０２ 月
Ｊｎ２ ２ ｕ ． ０１
门式 启 闭 机 门 架 结 构 有 限 元 分 析
行 静 力特性 和模 态分 析 ， 强度 和静 态 刚性 两方 面 对 该 门式启 闭机 门架 结构 设 计 方案 进 行 评 价 ， 从 并根据 固有 频率 和振 型 ， 出 了该 门式启 闭机应 当避 免 的工作条 件建 议． 提
关 键 词 ：Ｉ 启 闭 机 ； 门 架 结 构 ； 有 限 元 法 ｆ式 － 中图分 类号 ： ＴＨ１ ３ ２ 文 献标 识码 ： Ａ 文 章 编 号 ：６ ２９ ８ ２ １ ） ３０ ８ —４ １ ７ —４ Ｘ（ ０ ２ ０ —０ ３０
闭机 的安全 可靠 工 作 和 经 济 性 有 着 直 接 的影 响 ， 因
此， 门式 启 闭机 门架结 构 的设 计 一直备 受关 注． 图 １所示 门式启 闭机 是 为 某 大 型水 电站 设 计 的 用 于启 闭 闸 门 等 的 大 型 起 重 机 械 ， 主要 由 载 重 小 车 （ 车运 行机 构 和起升 机构 ） 门架结构 和 大车 运行 机 小 、
（ ．Ｃｏｌｇ ｆＭｅ ｈ ｎｃ ｌ＆ Ｍ ａｅ ｉｌＥｎ ｉｅ ｒ ｇ， ｈ ｎ ｒ ｅＧｏ ｇ ｓＵｎｖ １ ｌ ｅｏ ｃ ａ ｉａ ｅ ｔ ｒａ ｇ ｎ ｅ ｉ Ｃ ｉａ Ｔｈ ｅ ｒ ｅ ｉ．，Ｙｉｈ ｎ ４ ０ ２ Ｃｈｎ ；２ ｎ ｃ ａ ｇ４ ３ ０ ， ｉａ ．
好 等特 点 ， 门架结 构 的主 梁 、 梁 、 腿 、 梁 都 采用 端 支 横
收藕 日期 ： Ｏ ２ ０ — ３ ２ ｌ — ２ １
基金 项 目 ： 北 省 教 育 厅 自然 科 学 研 究计 划 重 点项 目 （０ ４３０ ）湖 北 省 重 点 实 验 室 开 放 基 金项 目（０ ０ Ｘ０ ） 湖 ２０１ ２ ； Ｏ ２ １ＫＪ ２
ｗｉｈ ｔ ｅ ｆｎ ｔ ｌｍ ｅ ｔａ ｌ ｉ ｏｆｗａ ｅ ＡＮＳＹＳ ａ ｃ ｒ ｎｇ ｔ ｈｅ ａ ｔ ａ ｔ ｕｃ ｕ ｅ ａ ｄ ｗｏ ｋ ｎｇ ｃ ｄｉｉ ｎｓ ｏ ｔ ｈ ｉ ｉｅ ｅ ｅ ｎ ｎａｙｓｓ ｓ ｔ ｒ ｃ ｏ ｄｉ ｏ ｔ ｃ ｕ ｌｓ ｒ ｔ ｒ ｎ ｒ ｉ ｏｎ ｔｏ ｆ ｔ ａ ｅ ｈ ｓ ，ｅ ａ ｕａ ｉ ｈｅ ｄｅ ｉ ｎ ｐｒ ｐｏ ａ ｒ ｍ ｔ ｎ ｅ ｓ ｔ ｎ ｔｆｎｅ ｓ ｎ ｒ ｉ ｉ ｇ ｔ ｅ ａ ｉｅ ｏ ａ ｈｅ ｇ ｔ ｏｉｔ ｖ ｌ ｔｎｇ ｔ ｓ ｇ ｏ ｓ ｌｆｏ ｉｓ ｉ ｔ ｎ ｉｙ ａ ｄ ｓ ｉｆ ｓ ，ａ ｄ ｐ ｏｖ ｄ ｎ ｈ ｄｖ ｃ ｓｔ — ｖ ｉ ｏｍｅ ｗｏ ｋｉ ｇ ｃ ｎｄ ｔｏｎｓｂａ ｅ ｎ ｉｓ ｎ ｔ ｒ ｌｆ ｅ ｅ ｃ ｎｄ ｍｏｄ ｈ ｐ ｓ ｏｄ ｓ ｒ ｎ ｏ ｉｉ ｓ ｄ ｏ ｔ ａ ｕ ａ ｒ ｑｕ ｎ ｙ ａ ｅｓ ａ ｅ ． Ｋｅ ｗｏ ｄ ｇ ｎｔｙ ｈｏ ｓ ； ｇ ｔ ｉｔ ｓ ｒ ｔ ｒ ｆｎｉｅ ｅ ｅ ｎｔｍｅ ｈ ｙ ｒｓ ａ ｒ ｉ ｔ ａ ｅ ｈｏ ｓ ｔ ｕｃ ｕ ｅ； ｉ ｔ ｌ ｍｅ ｔ ｏｄ
பைடு நூலகம்１ 载重 小 车 ；． ． ２ 门架 ；． 车 运 行机 构 ３大
图 １ ｆ 式启 闭机 构造 图 － Ｉ
构 等部 分组 成 ， 中门架结 构 的构造 如 图 ２所示 ． 其 该 门架结 构 主要 由 主 梁 、 梁 、 腿 、 梁 等 构 端 支 横
成 ， 虑到箱 形 结构 具 有 结 构 紧凑 、 弯 和 抗 扭 性 能 考 抗
付 建科 徐 亮 李孝 民 黄 晓辉
（ ．三峡 大 学 机械 与材 料 学院 ，湖 北 宜 昌 １ ４ ３ ０ ；２ ４ ０ ２ ．中国葛洲 坝集 团 机 械船舶 有 限公 司 ，湖北 宜昌 ４３ ０ ） ４ ０ ７
摘要： 以某 大型 门式启 闭机 为对 象 ， 利用 大型 有 限元 分 析软 件 ＡＮＳ ， 实 际结 构 和 工 况对 其 进 ＹＳ 按
Ｇｅ ｈ ｕ ａＧｒ ｕ ａ ｈｎ ｒ ＆ Ｓ ｉ ． ｚ ｏ ｂ ｏ ｐ Ｍ ｃ ｉ ｅｙ ｈ ｐ Ｃｏ ，Ｌｔ ． ｏ ｉ ａ Ｙｉｈ ｎ ４ ０ ７， ｉａ ｄ ｆＣｈｎ ， ｃ ａ ｇ ４ ３ ０ Ｃｈ ｎ ）
Ａｂ ｔａ ｔ Ｔａ ｉ ｇｔ ｅｇ ｔ ｏｓ ｓａ ｂ ｔ ｈ ｔ ｔ ｈ ｒ ｃｅ ｉｔｃ ｎ ｌ ｓｓａ ｄ ｍｏ ａ ｎ ｌｓｓａ ｅ ｍａ ｅ ｓｒｃ ｋ ｎ ｈ ａｅ ｈ ｉｔａ ｎ ｏ ｊｃ ，ｔ ｅ ｓａ ｉ ｃ ａ ａ ｔ ｒｓｉｓａ ａｙ ｉ ｎ ｄ ｌａ ａｙ ｉ ｒ ｄ ｅ ｃ