动臂式塔机吊臂整体稳定性分析研究

研究动臂式起重机吊臂整体稳定性计算方法,对格构式变截面吊臂结构的长度系数做了理论分析。根据吊臂在起升平面内和回转平面内不同的受力状态,对塔机吊臂进行整体稳定性计算及分析,同时介绍轴压及压弯结构件稳定性计算相关内容。     

塔式起重机多吊点吊臂结构的受力计算

以双吊点水平式吊臂结构为例,用多跨连续外伸梁和组合结构两种建模方式,分析了其在自重荷载作用下起升平面内受力计算的方法.经分析对比,对文献[1]的方法进行了改进,将整个吊臂(包括所有吊臂拉杆)简化为一组合结构,并对臂架使用的刚性拉杆或柔性拉索进行了分析处理,阐述了在力法方程中使用叠加原理对吊臂刚性拉杆或柔性拉索的最终内力计算结果的影响.构造了更适合多吊点水平式臂架结构的基本体系,列出了力法典型方程,推导出适合于该结构内力计算的一般方法,该方法建立的吊臂力学模型更符合实际.推导出多吊点吊臂内力计算的一般公式,为多吊点吊臂结构在起升平面内的内力计算提供了具有典型性和普遍性的方法.对提高塔式起重机力学分析计算精度,建立更准确的模型,改善设计制造质量具有现实意义.     

双拉杆水平吊臂的计算

本文对双拉杆水平吊臂的内力和稳定计算作了全面的分析。分析吊臂内力时,分别将拉杆看作绝对刚性和弹性体进行讨论,导出相应的内力计算式。讨论了起升平面和回转平面内压杆的计算长度和稳定系数(?)的确定。介绍了如何应用稳定计算的三项式公式对吊臂进行稳定计算。并结合设计长臂架塔式起重机时所遇到的一些理论问题,进行了初步的探讨。     

动臂式起重机吊臂截面设计方法的研究

研究动臂式起重机吊臂截面的确定方法,根据吊臂在变幅平面内和回转平面内不同的受力状态,分析并得到相应的吊臂整体稳定性的表达式,并运用等稳定性方法,得出吊臂截面尺寸各参数关系。应用MATLAB软件,通过实例对吊臂截面尺寸参数关系进行分析,为动臂式起重机选用合理吊臂截面尺寸提供理论依据。     

多吊点水平臂起升平面外整体稳定性分析的精确递推公式

运用考虑二阶效应的梁单元刚度阵，导出运用于任意多吊点塔式起重机水平臂起升平面外整体稳定性分析的精确递推公式，形式简单，便于应用。     

轮式起重机伸缩臂架在变幅平面外弯扭失稳临界载荷的计算

长的箱形伸缩吊臂,在变幅平面外弯扭失稳而折断的现象是常见的,但是由于吊臂是变截面的,精确的弯扭失稳计算是比较困难的。本文用能量法提供一个求变幅平面外(侧向)弯扭失稳的临界载荷的近似计算方法。吊臂在变幅平面外,相当于一个一端固定,一端自由的构件,在杆端上作用的载荷有:吊重Q、吊具自重G、偏心弯矩M、起升绳拉力((?)(Q+G))/A等。当起升卷筒(或起升绳的导向滑轮)固定在转台上,其力图见图1。现将这些力分解为作用在吊臂端部的轴向力及横向力。     

单轴对称工字钢梁的弹塑性稳定系数

工字钢梁在工业厂房中应用非常广泛,而平面外弯扭失稳是薄壁构件的主要失稳模式,比单独的扭转失稳和弯曲失稳要复杂的多。以往钢梁稳定研究主要集中在双轴对称截面,单轴对称截面的整体稳定性研究较少。为此,对承受跨中集中荷载和关于跨中对称的两点荷载的单轴对称工字钢梁进行了弹塑性弯扭屈曲分析,考虑初始变形和两种残余应力分布。通过算例分析得到不同截面尺寸和荷载作用点高度的稳定系数变化规律,以修正的ECCS公式为基础拟合得到了适用于单轴对称截面横向荷载作用下的弯扭屈曲稳定系数公式,该公式适用于的荷载作用点高度为剪心到上翼缘以上120mm,和截面宽高比为0.42~0.76范围内的单轴对称工字钢梁。与有限元计算结果对比表明,公式计算结果与有限元分析结果符合良好,且公式与有限元计算结果相比较为保守。     

履带起重机吊臂在回转平面稳定性的实用计算公式

本文推导出由变截面与等截面构成的履带起重机吊臂在回转平面稳定性计算的一般方程。分别讨论了在两个非保向力共同作用下与在一个非保向力及一个保向力共同作用下吊臂稳定性的实用计算公式。     

焊接工字形截面抛物线拱平面内稳定性试验研究

进行了全跨竖向均布荷载和半跨竖向均布荷载作用下焊接工字形截面两铰抛物线钢拱平面内稳定承载力试验研究。通过试验揭示了抛物线钢拱平面内的失稳破坏机理,全跨竖向均布荷载作用下抛物线钢拱发生不完全反对称的平面内失稳破坏,半跨竖向均布荷载作用下抛物线钢拱发生反对称的平面内失稳破坏;半跨竖向均布荷载作用下抛物线钢拱的稳定承载能力低于全跨竖向均布荷载作用下的稳定承载能力;试验结果与有限元法分析结果进行了对比,二者吻合良好,有限元法研究钢拱的平面内稳定具有很高的精度;试验结果验证了工字形截面抛物线钢拱平面内稳定性设计方法安全可靠,可供设计使用。     

基于APDL的起重机桁架式吊臂优化设计

本文以起重机桁架式吊臂固定截面和最大吊臂长度时的腹管壁厚、外径及主弦管壁厚、外径为设计变量,以吊臂总体重量最小为优化目标,考虑吊臂强度、刚度、整体稳定性以及单肢稳定性等约束条件,在Ansys软件内通过APDL语言建立优化模型。对特定吨位的起重机吊臂进行优化分析,得到符合限制条件且重量最轻的吊臂最优设计方案。     

汽车起重机支腿位移对臂端位移的影响

为了保证汽车起重机正常安全工作,吊臂端部位移是一个比较重要的物理量,GB3811-85《起重机设计规范》中也对吊臂端部位移作了规定。除了由于吊臂本身在外载荷作用下产生弹性变形所引起外,支腿的垂直位移所引起的吊臂端部位移也占了一定的比例。由支腿位移而引起的吊臂端部位移是一种刚体位移,虽然对吊臂的强度、刚度和稳定性没有影响,但是由于吊臂端部位移的增加,将加大起重幅度,从而增加了不稳定力矩,所以它对起重机整体稳定性的影响比较大,在分析吊臂端部位移时不能忽视。     

Y形柱稳定性分析研究

Y形柱是机场航站楼屋盖支承体系中常采用的一种构件形式,作为主要承重构件,其稳定性决定了屋盖结构的整体承载能力。利用荷载-位移全过程跟踪技术,考虑几何非线性、材料非线性和初始几何缺陷,研究了在竖向和水平风、地震作用下薄壁Y形柱的稳定性。研究表明:竖向荷载作用下Y形柱以分叉段平面外屈曲为主要失稳模式;Y形柱对初始几何缺陷不敏感;水平风荷载对Y形柱稳定性不起控制作用;竖向和水平荷载作用下,发生面外失稳前柱子分叉处已经进入塑性变形,柱子强度问题先于整体失稳。     

超高层建筑施工塔式起重机-结构体系抗震性能试验研究

以某超高层建筑施工塔式起重机-结构体系为工程背景,依据模型动力试验相关理论设计制作1/15结构缩尺模型,通过振动台试验模拟地震动,分析吊臂处于不同仰角时,地震激励方向、长短周期地震波对施工塔式起重机的影响,了解动臂式塔式起重机吊臂处于不同仰角下的地震响应特征,并通过白噪声扫描识别出结构模型的动力特性,为超高层建筑施工塔式起重机抗震设计、抗震计算和设计构造提供理论依据。结果表明,在平行于吊臂方向的地震波激励下,塔式起重机控制节点的位移和加速度响应明显大于垂直于吊臂方向的地震波激励;在长短周期地震波作用下,塔式起重机吊臂仰角较小者,塔式起重机控制节点位移和加速度响应大;振动台试验结果与数值模拟结果吻合较好,为施工塔式起重机的抗震设计提供理论基础。     

双吊点塔式起重机起重力矩曲线的确定

针对目前双吊点臂塔机起重力矩曲线的理论值与实测值误差较大的现实 ,根据塔式起重机力矩限制器的作用机理 ,指出常用起重机起重力矩特性方程的局限性 ,对双吊点吊臂塔式起重机是不准确的 .笔者通过力学分析提出双吊点吊臂塔式起重机的起重力矩特性的计算方法 ,并由程序实现之 ,从而解决了双吊点塔机的起重力矩曲线绘制的理论 ,并提出了实际应用中对理论曲线调整的方法 ,最后作为实例给出了用程序和常规算法计算 42m双吊点臂QTZ31 5塔机的起重力矩特性表 .     

三层通高区群柱面外稳定性能与设计方法研究

对带两个等跨布置侧向弹簧支撑的轴压柱(三层通高群柱的面外稳定性等效模型)的研究表明,随着柱子受到支撑作用的增强,柱子最低阶屈曲模态会依次经历单波、双波及三波(完全支撑)三种状态。对于等效模型而言,由于两个弹簧支撑相互独立,其刚度不会随屈曲模态而改变;但是实际三层通高群柱结构中柱子的两个支撑点并非相互独立,对于相同的支撑系统,研究表明柱子单波对称屈曲模态的面外等效支撑刚度要大大弱于双波反对称模态。为此,本文考虑三层群柱面外等效支撑刚度与屈曲模态的相关作用,首先通过理论推导分别建立在单波、双波模态下各柱面外支撑刚度的表达式,实现将柱子的面外稳定性研究模型转化等效单柱模型,进而结合单柱既有研究成果,得到两种模态下柱子弹性屈曲荷载和计算长度系数与等效支撑刚度的关系,并通过弹性屈曲有限元分析验证其准确性;然后,考虑群柱面外几何初始缺陷随机分布的影响,对三层多跨群柱进行二阶弹塑性承载力多参数分析,验证在单波、双波缺陷模式下,按照面外支撑刚度相同的原则,等效单柱模型的轴压稳定设计方法仍然适用于三层多跨群柱的面外稳定性设计。     

小高跨比单层单跨实腹门式刚架平面内弹性整体稳定分析

采用精确的有限元非线性分析方法对小高跨比单层单跨实腹门式刚架的平面内弹性整体稳定性进行了大量的参数分析,指出在梁上均布荷载作用下,当柱梁高跨比小于某一数值时,一般不发生传统理论所认为的反对称失稳模式,而是以对称失稳模式为主。给出了修正的柱计算长度系数,并与规范给出的数值进行了对比,认为这种对称失稳模式更不利于门式刚架的整体稳定,应该引起足够的重视。     

考虑地基沉降的塔机压重式底架受力分析

对塔式起重机的压重式底架进行了受力分析,考虑了塔机在竖直力、起升平面内的倾翻力矩、回转平面内的侧翻力矩以及地基下沉的共同作用下,给出底架分别在4点和3点支承时支反力的计算公式,并讨论了保证不出现3点支承的最大临界下沉量的计算公式,底架的刚度越大,临界下沉量越小。     

考虑地基沉降的塔机压重式底架受力分析

对塔式起重机的压重式底架进行了受力分析,考虑了塔机在竖直力、起升平面内的倾翻力矩、回转平面内的侧翻力矩以及地基下沉的共同作用下,给出底架分别在4点和3点支承时支反力的计算公式,并讨论了保证不出现3点支承的最大临界下沉量的计算公式,底架的刚度越大,临界下沉量越小。     

矩形吊臂截面的合理确定

中、小吨位起重机多数采用矩形吊臂。如何合理地确定矩形截面,这是一个优化设计问题,借助于电子计算机会得到满意的结果。本文将该优化设计问题变为简单的代数运算,计算速度较快,且有足够的精确度,在我们的吊臂设计中已被多次应用。一、吊臂内力吊臂在外力作用下产生挠曲变形,变幅平面和回转平面的挠曲线可分别用余弦函数近似描述(图1):     

平面钢管桁架的面外稳定分析模型研究

受压主管无面外支撑的平面钢管桁架的承载能力主要由其平面外的稳定性控制,而其面外稳定性又主要取决于桁架相贯节点的面外转动刚度。推导K型对称圆钢管相贯节点的面外转动刚度计算公式,进行数值验证,在此基础上建立平面钢管桁架面外稳定分析的杆系有限元模型。进行平面钢管桁架面外稳定性的足尺试验研究,与杆系有限元模型的计算结果进行对比分析。数值分析和试验研究表明:提出的平面钢管桁架的面外稳定分析模型具有较高的计算精度,可以应用于实际工程的分析和设计。