7500t浮吊回转支承轮压仿真计算与实测验证

针对7500 t全回转浮吊在回转带载工况下滚子夹套式回转支承的多轮轮压分布问题,采用有限元仿真分析法计算并得到了轮压最大值及其分布规律。在主钩幅度为42 m、最大额定起升载荷4 000 t工况下,回转支承轮压达到最大值164.5 t。各种工况下,轮压随起升载荷的增大而线性增大。在前承轨梁下轮压分布呈"双驼峰"曲线,后承轨梁下轮压分布呈"M"型;轮压分布规律与回转支承上部结构的布置形式有直接关系。利用应变式间接测量法现场实测了回转工况下的轮压值,实测结果与仿真计算结果较吻合,验证了仿真计算方法和应变式间接测量法的可行性。文中所确定的轮压值及其分布规律可为浮吊结构设计和优化提供依据,所采用的有限元仿真计算与应变式间接测量相结合的研究方法与思路亦可为其他起重机械的多轮轮压分布问题所参考。

集装箱起重机减隔震装置及其模型试验

通过调研阪神地震中集装箱起重机的破坏形式,认为垂直于轨道方向的水平地震力是造成起重机破坏的主要原因,根据减隔震原理设计了一种双偏心回转轴承式集装箱起重机减隔震装置。建立了系统的有限元动力计算模型,利用Newmark-β法对伊朗波等地震波激励下的结构加速度反应时间历程进行数值模拟分析表明,减隔震装置工作时,起重机的加速度反应峰值明显减小,桁框架顶点处约减小45%。根据量纲分析法和相似原理设计了试验模型,在地震台上用同样的地震波输入进行试验,试验结果表明减隔震装置工作时较其锁死时加速度反应最大可减小至10%,位移反应亦大幅减小。数值分析与模型试验的结果相互验证,说明该减隔震装置设计合理、减隔震效果显著。

运用模态综合法的车桥自激激励耦合振动分析

针对车桥耦合振动影响自动化码头集装箱小车-低架桥结构安全和使用效率的问题,基于双协调自由界面模态综合法求解了车桥系统在轨道不平顺和轮对蛇形运动自激激励下的耦合振动时域响应,轨道不平顺时程通过Shinozuka一元多维平稳随机过程模拟法从轨道谱生成。用量纲分析法推导了结构动力模型相似条件,设计了试验模型,结合模型试验分析了铅芯橡胶支座、小车速度对车桥耦合振动响应的影响。模型试验与原型仿真结果相互验证表明:模态综合求解车桥耦合振动响应的仿真方法合理;使用铅芯橡胶支座可有效减小车桥加速度响应和支柱反力;车桥加速度响应随着小车速度的增大而增大,系统横向共振临界车速低于竖向车速,临界车速可由简支梁在移动集中力作用下车桥共振条件来估算。

含超单元连接子结构的自由界面模态综合法

根据模态综合法中连接子结构的定义,认为连接子结构实际上是一种将全部界面坐标作为主自由度的超单元.在此基础上,分别利用静力变换和动力变换将连接子结构变换成超单元,推导了界面位移和界面力双协调条件下的自由界面模态综合法(超单元间接法).该法保留了自由界面法的可大大缩减系统自由度、精度高的优点,并且由于引入了超单元连接子结构,可合理近似集中阻尼,在局部非线性结构动力分析问题中亦具有广泛应用前景.最后,将超单元间接法应用于自动化码头桁架桥结构的固有频率和地震反应计算,将铅芯橡胶支座视为超单元连接子结构,分析了静力变换和动力变换超单元间接法的计算精度和效率,并得到了在铅芯橡胶支座不同配置形式下桁架桥的固有特性.

7500t浮吊臂架考虑铰支座间隙的风致横向振动研究

采用Kaimal谱根据一元多维平稳过程数值模拟法对顺风向风速时程进行随机模拟,获得了随机风载荷时程。在此风载荷作用下,对浮吊臂架有限元模型分别在忽略间隙和考虑间隙时进行动力学时域分析,发现臂架根部和铰支座之间的轴向间隙会增强臂架的水平面内横向振动,验证了脉动风载荷是引起横向振动的主要原因。在此基础上,提出使用橡胶弹簧填充间隙的弹性支承方式来减小臂架横向振动的新构想。研究了橡胶弹簧长度、硬度的改变对臂架横向振动固有频率、位移和支反力峰值的影响,得到了橡胶弹簧的最佳设计参数。当弹簧长度在200 mm^400 mm、硬度在30~50时,减振效果最佳:臂架头部位移峰值较有间隙支承时减小13%以上。仿真结果表明使用橡胶弹簧填充臂架与铰支座之间间隙的方法对减小浮吊臂架横向振动是有效可行的。

应用模态综合法求解自动化码头桁架桥的固有特性

应用固定界面模态综合Craig-Bampton法和双协调自由界面模态综合法求解自动化码头低架桥桁架结构刚性连接下的固有特性,比较了两种方法的优缺点,发现双协调自由界面法的计算精度高于固定界面C-B法。以3种不同的形式划分子结构,通过比较整体结构固有频率计算结果,提出若干划分子结构的原则,得出子结构的高阶主模态的频率越高则计算精度越高的结论。在此基础上,基于连接子结构可经Guyan静力变换成超单元,推导了界面位移和界面力双协调的含超单元连接子结构的自由界面模态综合法。将该法应用于含铅芯橡胶支座弹性连接下桁架桥的固有特性分析,结果表明铅芯橡胶支座对结构调频效果明显。

自动化码头低架桥结构屈曲和局部稳定性分析

对上海振华港口机械(集团)股份有限公司(简称上海振华港机)提出的自动化码头方案中立体分配系统中的低架桥空间桁架钢结构进行了稳定性分析.首先介绍了低架桥的结构构造,利用ANSYS软件对该空间桁架钢结构建立了有限元梁单元分析模型,通过工况载荷分析比较得到了低架桥的最不利工况和该工况下的构件受力情况.进而在考虑最不利工况的情况下,基于有限单元法对结构整体进行了弹性屈曲分析,得到了屈曲特征值和模态.并对危险构件进行了局部稳定性校核.结果表明该空间桁架钢结构具有良好的稳定性.

岸桥前大梁铰支座支承对其横向振动的影响

基于神经网络随机模拟技术,对脉动风荷载作用下岸桥前大梁有限元模型动力学时域分析表明,前大梁根部和销轴支座之间的间隙会增强前大梁的横向振动,并验证了脉动风荷载是引起横向振动的主要原因。提出了在前大梁铰支座处使用橡胶弹簧的弹性支承,以减小前大梁的横向振动。对比前大梁在无间隙、有间隙和橡胶弹簧支承下的动力学分析结果,当弹簧高度为20～30mm、硬度为40～60时,对减小前大梁振动的效果为佳,因大梁前端位移峰值较有间隙支承时下降了约10%,第3阶固有频率提高了17%左右。说明将前大梁铰支座支承改为弹性支承,对减小岸桥前大梁横向振动的效果十分明显。

基于VB的岸桥机房电机底座振动快速分析

根据岸桥机房振动测试结果分析出导致机房振动的主要原因,发现提高电机底座横向刚度可以有效抑制振动。基于将系统简化为单自由度强迫振动模型和有限单元法两种计算方法,利用VB分别编制了能将电机及底座参数化的振动快速分析软件。通过分析电机底座不同结构布置形式对其固有频率和最大振动响应速度的影响可知,增大电机底座截面惯性矩可以降低系统振动响应;快速分析软件分析结果与ANSYS计算结果一致,同时比较了用两种方法编制的软件的优缺点。运用所编软件对某岸桥机房电机底座进行了快速优化设计,振动实测数据与分析结果吻合,证明了快速分析软件分析结果的可信度和所用方法的可靠性。

彩色噪声输入下的场桥结构工作模态参数识别技术

为检验在彩色噪声输入下平衡实现(Balance Realization,BR)法对港机结构工作模态参数识别的有效性,对工程上常见的彩色风谱及路谱进行数值模拟,并将其加载在场桥结构的有限元模型上进行计算,得到结构各节点的输出响应;应用BR法对结构的输出响应进行模态参数识别,得到的结果与用有限元方法计算的结果吻合良好,且其各阶模态相互独立、正交性良好.由此表明,可应用BR法进行港机结构彩色噪声输入下的工作模态参数识别.

基于虚拟样机技术的岸桥车梁耦合振动仿真

岸桥上小车与大梁存在耦合相互作用,小车的运行速度受到极大的限制,一旦速度超过限制岸桥就会产生一系列的安全问题。采用计算机虚拟样机技术,对体积庞大、小车运行速度高,结构耦合振动特性明显岸桥进行仿真模拟,求得其耦合振动响应才能对其进行有效控制。运用理论分析和实验的方法对岸桥结构的动态特性进行分析,采用车梁耦合理论分析和实测相结合的方法研究岸桥结构的耦合振动。基于车梁耦合结构的振动响应分析理论进行了深入的探讨,建立岸桥车梁耦合的振动响应谱。运用虚拟样机技术进行计算机仿真分析与结构动态测试,获得结构在车梁耦合下的动态响应数据;根据结构的振动数据,找出影响小车速度提高的各项因素,为岸桥向更大前伸距、更高速度和装卸效率发展提供理论依据。

低架桥固有特性模态综合分析法及其模型试验验证

利用Guyan静力变换推导了一种含超单元连接子结构的双协调自由界面模态综合法,该法计算精度高,缩减了系统自由度,可对含铅芯橡胶支座、非线性弹簧等非线性连接元件的结构进行动力分析.基于该法和自由界面模态综合法比较分析了自动化码头低架桥铅芯橡胶支座全柔性、全刚性支撑下结构的固有特性,结果表明,铅芯橡胶支座对低架桥的调频效果明显.用量纲分析法推导了结构固有特性动力模型相似条件,通过锤击法测试了低架桥模型的固有特性.模型试验与原型仿真结果相互验证,说明仿真结果可靠,试验设计合理,同时验证了超单元间接法以及铅芯橡胶支座的调频作用.

自动化码头低架桥桁架结构整体稳定性分析

基于ANSYS对自动化码头低架桥桁架结构进行了线性屈曲分析和非线性静力稳定性分析,后者主要考虑几何、材料非线性和几何初始缺陷,分析了铅芯橡胶支座对结构整体稳定性的影响,得到了低架桥的屈曲模态和失稳临界载荷。结果表明:(1)低架桥先发生整体失稳再出现局部失稳或构件失稳;(2)非线性稳定分析所得的临界载荷小于屈曲分析的临界载荷;几何初始缺陷越大,临界载荷值越小,但对临界载荷的影响不大;(3)使用铅芯橡胶支座虽会降低结构的整体稳定性,但各种支撑形式下低架桥仍然具有良好的稳定性,低架桥的结构安全性主要由刚度指标决定。

自动化码头低架桥抗震性能的有限元分析

对上海振华重工股份有限公司提出的自动化码头方案中立体分配系统中的低架桥空间桁架钢结构进行了抗震性能分析.首先利用ANSYS软件分析了三种不同支撑形式低架桥钢结构的动力特性,包括模态分析和弹性时程分析.通过分析低架桥钢结构在两种不同的天然地震载荷激励下的支座反力与变形,研究了铅芯橡胶支座的隔振效果.

涡流发生器涡激振动抑制研究

通过风洞实验对涡流发生器的涡激振动抑制效果进行了分析研究,确定了涡流发生器的最佳几何参数,并探讨了涡流发生器涡激振动抑制机理.结果表明:从阻力系数的角度,涡流发生器比螺旋条纹圆管有更大的涡激振动抑制优势.热线风速仪的测量结果表明:光滑圆管及涡流发生器圆管尾流展向尾流速度相关系数不受雷诺数及涡流发生器的影响.涡流发生器主要是通过影响边界层的分离进而影响涡街脱落点来抑制涡激振动,对涡街脱落的沿展向三维扩展没有影响.

基于可见光视觉图像的路面裂缝识别深度学习方法述评

基于可见光视觉图像的表面裂缝识别为非接触式,不受被测对象材质限制,可在线自动检测,具有速度快、成本低和精度高等优势。首先较为全面地搜集了典型的路面裂缝公开数据集,整理归纳了样本特征及其随机可变影响因素,并比较了传统手工设计特征工程、机器学习和深度学习3种主要裂缝识别方法的优缺点。然后,从网络架构、性能和效果方面着重评述了自搭架构、迁移学习和编码-解码器等易于训练和部署的深度学习算法新进展,通过算法优化和算力提升可显著提高识别的效果和性能,测试结果表明能够在低算力平台上实现裂缝补丁级快速检测和像素级实时检测。

风与地震载荷作用下集装箱小车-低架桥结构耦合振动分析

外部环境激励下的车桥耦合振动严重影响着自动化码头集装箱小车-低架桥结构的安全和使用效率。针对该问题,基于一元多维平稳随机过程数值模拟法实现轨道不平顺、风速场的时程模拟,利用双协调自由界面模态综合法求解了车桥结构在轨道不平顺、轮对蛇行运动以及风、地震载荷激励下的耦合振动时域响应,分析了风、地震载荷等对车桥耦合振动响应的影响,并设计结构模型试验验证自激激励仿真结果。结果表明:1)自由界面模态综合求解车桥耦合振动响应的仿真方法合理;2)车桥竖向振动主要由小车移动加载引起,自激激励是主因;风、地震载荷会大大增强横向振动,车桥耦合振动响应随着小车速度、脉动风平均风速的增大而增大,且对地震载荷的敏感程度大于工作状态风载荷;3)小车复线运行时车桥耦合振动响应最大值大于小车单线运行时,铅芯橡胶支座可有效减小车桥加速度响应。

多板交汇复杂板壳结构应力分布仿真和裂纹扩展原因分析

该文以国内某煤码头堆取料机的后L梁为研究对象,利用Solidworks、ANSYS和Hypermesh联合仿真研究了网格类型和密度对结构应力计算结果的影响,分析了L梁多板交汇处复杂板壳结构的应力分布,根据分析结果推测了裂纹萌生和扩展原因。研究结果表明:1)结构变更后的最大应力值比变更前略有减小,说明结构变更不是裂纹萌生的直接原因,是结构初始设计上的问题;2)改造后在臂架铰点处产生的不平衡力矩是造成裂纹萌生和扩展的直接原因;3)所提出的修复方案明显地降低了原裂纹处的应力,提高了疲劳强度。