虚拟化教学试验平台在 Crane CAI 中的应用尝试

试把虚拟仪器技术应用于ＣＡＩ开发，探讨了研究虚拟化教学试验平台的意义，结合工程起重机教学，研制了塔式起重机动载影响系数动力反应模拟试验演示台，并给出了其建立的方法和过程。

沿海地区超强台风作用下核电塔机抗风性能分析

基于GB/T 13752—2017《塔式起重机设计规范》确定了超强台风作用下QTP300(7526B)型核电塔机的风荷载及其荷载组合方式,并考虑风荷载的不同加载方式(立面加载和平面加载),对核电塔机非工作状态下的抗风性能进行了有限元静力分析。结果表明:与将风荷载分配到有限元模型的所有节点上相比,选取指定节点施加风荷载所得到的结果更大,表明在风荷载应加载到所有立面节点上;迎风面构件对背风面构件的挡风作用对塔机结构的应力分布及最大应力均无显著影响,而塔机结构的最大位移则随挡风作用的增强而增大,表明风荷载加载应考虑迎风面构件的挡风作用;塔机整机结构最大应力出现在底部主肢构件上,其大小均小于钢材的允许应力,该型号核电塔机可以承受17级超强台风作用。

某变截面塔机转换节受力性能分析

变截面塔式起重机的转换节部位通常较为薄弱,易导致结构失效。为进行某转换节的试验研究并考虑试验场地尺寸的限制,对该转换节完整结构的受力性能进行有限元分析,并提出两种试验方案:即1/2结构和1/4结构试验方案,研究两个试验模型的极限承载力与破坏模式,并与转换节完整结构的分析结果进行对比,从而确定合理的试验方案。结果表明转换节完整结构因上角柱Z1达到材料屈服强度而破坏;1/2结构可以更好地复现转换节完整结构的受力性能,为该转换节的试验研究及变截面塔机设计提供重要参考。

塔式起重机起吊全过程力学特性研究

针对塔式起重机起吊过程中稳定性问题,以某型号平头塔式起重机为研究对象,对起吊全过程的静力学和瞬时动力学展开了研究.利用有限元静力学,探究了在静风工况和正常工况下塔式起重机不同起吊位置和不同起吊重量与位移响应的关系.结果表明,静力学分析时塔式起重机在静风工况和正常工况下具有相近的变化幅值和趋势,且风载荷对塔式起重机的位移响应影响显著.同时,在惯性力作用下,基于瞬态动力学分析了起吊加速度不同时塔式起重机的位移响应.结果表明:在60 m幅度处与30 m幅度处起吊时最大位移响应相差71.8 mm,平均位移响应相差63.4、63.6、64和64.1 mm,二者具有相近的波动幅值和变化趋势,说明缓慢起吊时位移响应对起吊位置不敏感;此外,二者位移响应均呈现起伏趋势,说明在起吊过程中明显存在塔机晃动现象.

塔式起重机负载能量耦合下消摆控制方法仿真

由于塔式起重机的启动和制动过程对吊绳影响较大,致使吊钩上负载发生一定的摆动,无法快速将负载运送到目标位置,降低了工作效率。现提出一种负载能量耦合下的塔式起重机消摆控制方法。构建塔式起重机结构图,对其分析后得到动力学模型和其对应能量函数;加强壁架小车与负载间的能量耦合,求导能量函数;计算吊钩负载与目标位置间的误差信号,选取另外5种不同的误差信号,将求导后的能量函数与误差信号结合起来,得到控制塔式起重机旋转的驱动力,在加入一定控制增益后,实现塔式起重机消摆控制。对所提控制方法展开性能实验测试,结果表明,所提控制方法可在最短的时间内,完成精度最高、效果最好、最稳定的消摆控制,使吊钩负载可以稳定的运送到目标位置。

塔式起重机地震响应研究

针对地震载荷造成塔式起重机严重受损的问题,采用时程分析法和有限元法进行了典型塔式起重机结构三向地震作用下的动态响应研究.首先在ANSYS环境下建立了塔式起重机有限元模型,在研究其动力特性之后,选用ElCentro波、Taft波和宁河天津波三条真实地震波记录,进行烈度为Ⅷ度的地震作用下塔式起重机动态响应分析.研究结果表明,塔臂受地震波作用影响最为显著,竖向地震波是造成塔臂断裂的主要原因.

风载荷对动臂塔式起重机静力学的影响分析

应用有限元方法分析了工作状态下和非工作状态下风载荷对动臂塔式起重机静力学的影响,确立了不同风向时动臂塔机最大应力位置。将两种风载荷分别施加于动臂塔机,得出了起重臂最大应力、塔身最大应力和关键节点位移随起重臂仰角的变化曲线。结果表明:起重臂在水平面内的投影与塔身截面对角线重合时,动臂塔机应力最大;平行于起重臂方向的风载荷对动臂塔机的影响大于垂直于起重臂方向的风载荷;塔机不工作时,应将起重臂处于顺风方向,以降低塔身最大应力。

广州珠江新城西塔塔吊支承架结构承载力研究

针对广州珠江新城西塔结构的施工特点,塔吊支承架设计是保障施工安全的重要前提。经大量计算分析,指出确定塔吊支承架结构荷载工况必须考虑的3个要素:注意塔吊竖向荷载在支承架结构4个支点上的不均匀分配,考虑塔臂方位的变化,要把塔吊的"工作状态"与"停工状态"同等对待,因为支承架结构中某些构件的控制工况可能发生在"停工状态"。另外,基于塔吊的安全性在施工过程中的突出地位,提出了在灾害环境下支承架结构不能发生"高空倒塌"的设计原则。

塔式起重机载荷摆动模型及性能

针对塔式起童机载荷运动及摆动的特点 ,建立了极坐标系和非惯性球坐标系 ,根据拉格朗日运动方程建立塔式起重机载荷摆动的非线性模型 ,计算出载荷摆动的平衡状态 ,并推导出线性化模型 ,对塔机在各种工况下载荷摆动的动态特性进行了仿真。

基于神经网络的塔机起重力矩监测系统

针对塔机起重力矩检测中的非线性问题,采用函数型连接神经网络建立软测量模型,解决了起重力矩与力矩限制器弓板位移量之间的函数关系问题,为塔机起重力矩在线监测提供了新方法,可低成本实现起重力矩的实时显示,增强了塔机操作安全性。实际应用表明:该监测系统具有精度高、所需样本相对较少、参数调整容易等优点。

塔机多工况有限元分析并行求解的研究

对塔机不同工况条件进行有限元分析有利于确保塔机可靠性与安全性。有限元法是结构分析重要的方法,但目前主流的商业有限元软件一次仅能加载一个工况,多工况加载需要按载荷步分批次进行,当工况数量很大时批量工况求解费时费力,难以实现。利用Fortran语言结合APDL参数化语言开发了塔机多工况有限元分析求解器,对同一塔机模型,同时读取任意多个载荷工况文件,利用多线程并行计算方法实现了同一塔机模型同时加载求解任意多个工况。可大大缩短工况数量庞大的塔机有限元分析求解速度,可获得不同工况下塔机任意杆件的内力和应力值,并建立数据库。大规模工况下的求解结果可为塔机安全评估提供大量数据。

塔式起重机非线性地震反应研究

以某塔式起重机为研究对象,利用ANSYS软件计算塔机最大独立状态下的固有频率,并得到其前六阶振型和基本周期。选用El-Centro波作为地震动输入,采用时程分析法,计算抗震设防等级为7度时地震作用下塔机动态响应。对比线性和非线性分析计算结果,得出非线性因素对塔机结构动态响应影响很大。计算塔机起重臂与地震载荷处于不同角度时的非线性地震反应,结果表明,起重臂与地震载荷间的夹角对塔机结构的动态响应具有一定影响,当起重臂与水平地震载荷平行时,有利于塔机结构的安全。

塔机弓形力矩限制器安装位置的确定

针对塔机弓形力矩限制器的灵敏度受安装位置影响的问题 ,对弓形力矩限制器两个常用安装位置(塔帽前方主肢或后方主肢 )进行了受力和变形分析 ,以此确定力矩限制器最佳安装位置。

运用VEGA软件实现塔式起重机载荷摆动仿真

在分析塔式起重机载荷摆动特性的基础上,将载荷摆动非线性动力学模型进行线性化处理,推导出载荷摆动表达式,并应用Matlab软件进行了载荷摆动特性仿真。在VC环境中利用Vega的函数编程实现载荷摆动,在虚拟操作系统中真实再现载荷的运动特性和摆动特性,增强了塔式起重机虚拟操作系统的真实性。

风载作用下塔式起重机塔身非线性变形的近似计算法

风荷载是影响塔式起重机这种高耸结构工作性能的关键因素之一,而且随着高度的不断增加,其影响更趋复杂.分析塔式起重机塔身在风荷载作用下的非线性变形问题,得出四点主要结论:第一,有限元分析法求解塔身变形比解析法计算效率高.第二,塔身底部的约束可以进行简化,并且其计算误差随跨数和高度的增加不断减小.第三,塔身跨数对塔身变形(尤其是顶部变形)的影响比底部约束的影响更显著.第四,塔身计算跨数可以少于实际跨数,在一定范围内对塔身顶部最大变形影响不大.提出的近似计算法满足工程精度要求.

十字钢梁装配式塔式起重机基础设计与施工

研究了固定式塔式起重机基础的施工技术,采用十字钢梁装配式塔式起重机基础替代传统整体混凝土现浇基础,该基础主要由十字钢梁、底箱板、边框板等组成。设计中针对不同地基采用了各种抗倾覆的方法。对于地基较好的情况,采用底框板堆载的方法;对于地基承载力一般的情况,采用锚杆的方法;对于地基承载力较低的情况,采用桩基础的方法。该技术能够解决不同地基承载力情况下固定式塔式起重机基础的抗倾覆、可重复使用的技术难题。

塔式起重机疲劳载荷谱的编制

用现场实测与有限元动态响应分析相结合的方法 ,获得DBQ30 0 0塔式起重机的动部件在各种作业工况下的应力 时间历程 ,经雨流计数与在役历史工况统计分析 ,编制了各关键零部件的疲劳载荷谱。为该类型塔机的疲劳寿命预估。

塔式起重机整机风场模拟下的风载荷特性分析

在合理简化的基础上建立塔机整体结构的CFD模型,得到了不同风向角下塔机流场速度矢量、结构表面压力、风力系数和风载荷等参数特征。将依据设计规范计算的塔机不同结构的风载荷施加在其有限元模型上,得到了整机在不同风向角下的风载荷数值。以此计算结果与CFD数值模拟得到的平均风载荷值及变化规律进行对比分析,发现两者在不同风向角下风载荷数值非常相近,这表明文中提出的CFD数值模拟方法是准确有效的。进一步验证了设计规范仅考虑顺风向风载荷的准确性和塔机沿顺风向进行放置能有效抗风的正确性。对塔机流场特征进行分析,结果表明塔身及配重、转台结构对塔机整机的空气动力学特性影响占主导地位,对其结构进行优化和强化能实现塔机抗风性能的提升。

基于AMESim仿真平台的塔式起重机液压驱动起升机构动载仿真

论述了依据某新型塔式起重机研制中的液压驱动起升机构作业工况,采用AMESim仿真分析软件进行仿真的研究及其成果。从得出的相应作业特性曲线分析该机构冲击响应状况与参数特征,表明该机构具有较机械传动的塔式起重机起升机构在冲击响应、调速范围等参数上的优势,为基于虚拟平台的全液压塔式起重机研发做出了有益的尝试,并值得类似产品虚拟样机开发借鉴。

基于ANSYS的塔式起重机结构动态分析

利用ANSYS建立某塔式起重机有限元模型,对其进行瞬态动力学分析和模态分析,计算获得在三种典型工况下结构的位移,分析了起升动载系数;并在三种典型工况下受载变形后的振动进行了探讨,计算获得受载后的结构振动频率,并将受载后的振动频率和振型与塔机自由振动的频率和振型进行了对比分析。