塔式起重機結(jié)構(gòu)剛性及動態(tài)優(yōu)化研究.pdf

1、由于修訂GB/T3811-83《起重機設計規(guī)范》的需要，本文首先對塔式起重機結(jié)構(gòu)的靜剛性進行了研究。通過對正在使用塔機的實物測試及理論分析，提出了塔式起重機結(jié)構(gòu)靜剛性的合理控制值，并通過了《起重機設計規(guī)范》修訂組各位專家的鑒定評審。同時，給出了與目前靜剛性檢測方法對應的塔機結(jié)構(gòu)靜位移理論計算方法，以及工作狀態(tài)下靜位移的計算方法。 鑒于《起重機設計規(guī)范》“修訂稿”對起重機的剛性要求僅作為推薦值而不作為硬性規(guī)定值，因此，提出了利用二

2、級模糊綜合評判方法確定塔式起重機靜剛性控制值的方法，以綜合考慮設計水平、制造水平及使用條件等因素對塔機靜剛性的影響，為新的《起重機設計規(guī)范》的靈活應用提供了切實可行的理論及方法，并給出了應用實例。 對塔式起重機動態(tài)性能影響最大的動態(tài)特性參數(shù)主要是塔身的動剛性，動剛性通常以固有頻率來衡量。分別按集中參數(shù)法及有限元方法建立了塔式起重機結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的動力學模型。按集中參數(shù)法建立的少自由度模型包括四自由系統(tǒng)、三自由度系統(tǒng)、二自由度系統(tǒng)及單自

3、由度系統(tǒng)，對二自由度系統(tǒng)及單自由度系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)固有頻率給出了簡化計算公式。通過實例驗算證明，少自由度系統(tǒng)或簡化計算公式的計算精度可以滿足工程設計的要求。 提出了塔式起重機結(jié)構(gòu)動態(tài)優(yōu)化設計方法，并建立了以動剛性為優(yōu)化目標的塔機結(jié)構(gòu)系統(tǒng)動態(tài)優(yōu)化數(shù)學模型。首先通過模態(tài)分析及諧響應分析確定影響塔機動態(tài)性能的關鍵模態(tài)頻率，并以該階頻率作為目標函數(shù)；相對該優(yōu)化目標，對所有結(jié)構(gòu)參數(shù)進行了靈敏度分析，以確定塔機動態(tài)優(yōu)化的設計變量；以塔機結(jié)構(gòu)系統(tǒng)質(zhì)

4、量、靜強度、靜剛性、動態(tài)位移響應幅值等作為約束條件，建立了動態(tài)優(yōu)化的數(shù)學模型。實例分析表明，優(yōu)化后的塔機結(jié)構(gòu)系統(tǒng)不僅靜、動態(tài)性能大大提高，而且有效減輕了結(jié)構(gòu)質(zhì)量，提高了經(jīng)濟性能。利用動態(tài)優(yōu)化設計方法，可以在設計階段控制塔機結(jié)構(gòu)的動態(tài)性能。 提出了利用有限元方法、正交試驗法、神經(jīng)網(wǎng)絡及遺傳算法對塔機結(jié)構(gòu)系統(tǒng)進行動態(tài)優(yōu)化設計的方法。有限元方法可以進行結(jié)構(gòu)的模態(tài)分析、諧響應分析及靈敏度分析，用于確定動態(tài)優(yōu)化的目標函數(shù)及設計變量，以及計