考慮變間距隔板的起重機(jī)偏軌箱梁畸變特性研究.pdf

1、隨著我國(guó)現(xiàn)代物流產(chǎn)業(yè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，以大型化、輕量化為目標(biāo)的起重機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念已廣泛運(yùn)用于生產(chǎn)實(shí)踐過程中。單純通過減小箱梁各板元厚度，實(shí)現(xiàn)整機(jī)結(jié)構(gòu)輕量化，勢(shì)必會(huì)降低箱梁各局部區(qū)格穩(wěn)定性、增加箱梁各截面縱橫向變形量，不利于生產(chǎn)安全。如在箱梁內(nèi)部按一定間距焊接橫隔板，則可有效提升各板元區(qū)格的局部穩(wěn)定性，同時(shí)增加箱梁整體扭轉(zhuǎn)剛度和抗畸變翹曲剛度，減小偏載作用下箱梁截面縱橫向變形。合理布局橫隔板間距，可優(yōu)化箱梁截面應(yīng)力應(yīng)變分布特征、提高鋼材利用

2、率，以實(shí)現(xiàn)箱梁結(jié)構(gòu)的輕量化設(shè)計(jì)。
　　本文緊密圍繞帶變間距橫隔板箱梁的截面畸變變形問題，構(gòu)建了基于剛（柔）性隔板假設(shè)下的箱梁畸變分析模型，系統(tǒng)研究了隔板位置、數(shù)量及厚度等對(duì)箱梁截面畸變變形的影響規(guī)律。
　　本文的研究?jī)?nèi)容主要有:
　　(1)針對(duì)帶隔板箱梁，將隔板與箱梁間作用力視為隔板厚度范圍內(nèi)的均布畸變力矩，分別基于隔板面內(nèi)無限剛度假設(shè)和箱梁與隔板間剪切變形的協(xié)調(diào)性，提出了考慮截面畸變剪切變形的帶剛（柔）性隔板簡(jiǎn)支梁（

3、懸臂梁）畸變初參數(shù)法，繼而推導(dǎo)出箱梁各截面畸變角和畸變翹曲函數(shù)的初參數(shù)解。對(duì)比不同隔板數(shù)量和厚度下箱梁各采樣點(diǎn)處畸變角、畸變翹曲位移和應(yīng)力初參數(shù)值和有限元仿真值，結(jié)果充分驗(yàn)證了剛（柔）性隔板假設(shè)下的簡(jiǎn)支梁（懸臂梁）畸變初參數(shù)法的正確性。
　　(2)基于帶柔性隔板簡(jiǎn)支梁（懸臂梁）畸變初參數(shù)法，分別圍繞小車位于簡(jiǎn)支梁跨中、端部及懸臂梁端部等關(guān)鍵位置，展開輪壓點(diǎn)截面處畸變角、畸變翹曲應(yīng)力及畸變橫向彎曲底角隨箱梁高跨比、隔板數(shù)及厚度比參數(shù)

4、化分析。結(jié)果表明:當(dāng)小車位于簡(jiǎn)支梁跨中或端部時(shí)，增加隔板數(shù)量、截面高跨比及厚度比可有效抑制輪壓點(diǎn)截面節(jié)點(diǎn)處畸變角、畸變翹曲應(yīng)力及上下翼緣板橫向彎曲變形。
　　(3)以對(duì)稱畸變載荷下輪壓點(diǎn)處節(jié)點(diǎn)畸變翹曲位移及應(yīng)力為目標(biāo)展開三隔板簡(jiǎn)支梁的隔板位置優(yōu)化分析。此優(yōu)化問題是以跨中隔板局部剪切穩(wěn)定性和承載板元局部彎剪組合穩(wěn)定性為約束條件的連續(xù)型單變量?jī)?yōu)化問題。研究表明:不同對(duì)稱外畸變力矩Md下，分別以小車輪壓點(diǎn)處節(jié)點(diǎn)畸變翹曲應(yīng)力、縱向畸變位移

5、及兩者組合為優(yōu)化目標(biāo)的最優(yōu)隔板I位于外畸變載荷作用截面處，此時(shí)跨中隔板及承載板元的局部屈曲臨界載荷均為最大。
　　(4)針對(duì)不等距對(duì)稱三隔板簡(jiǎn)支梁，以小車輪壓點(diǎn)處畸變翹曲函數(shù)的一（二）階導(dǎo)數(shù)為等效目標(biāo)，分析與上述三隔板等效的等距三隔板簡(jiǎn)支梁高度系數(shù)與寬度系數(shù)間關(guān)系，結(jié)果表明:基于最小二乘原理的兩尺寸系數(shù)間存在線性相關(guān)性。繼而，系統(tǒng)分析了不等距對(duì)稱三隔板簡(jiǎn)支梁畸變翹曲剛度及框架剛度與原等距簡(jiǎn)支梁間非線性關(guān)系，研究表明:不等距對(duì)稱三隔

6、板簡(jiǎn)支梁相對(duì)原等距三隔板簡(jiǎn)支梁畸變翹曲剛度增大，畸變框架剛度減小。
　　(5)分別以無（帶）隔板簡(jiǎn)支箱梁為對(duì)象，通過FCS四通道液壓伺服實(shí)驗(yàn)加載平臺(tái)，直接對(duì)箱梁施加兩對(duì)稱集中畸變載荷，并借助百分表和應(yīng)變儀對(duì)箱梁采樣點(diǎn)處畸變位移和應(yīng)力進(jìn)行讀取。對(duì)比畸變實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和初參數(shù)解，結(jié)果充分驗(yàn)證了以畸變翹曲函數(shù)為初始變量的四階畸變初參數(shù)法的正確性和柔性隔板假設(shè)（變形協(xié)調(diào)性）的正確性。同時(shí)，鑒于加載實(shí)驗(yàn)過程中各實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的不確定性，測(cè)量節(jié)點(diǎn)處位移和