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基于SAP2000的M600塔式起重机有限元分析

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第1 章绪论

1.1 塔式起重机概述

1.1.1 引言

1.1.2 塔式起重机国外发展现状

1.1.3 塔式起重机国内发展现状

1.2 塔式起重机有限元分析研究现状

1.2.1 有限元分析在塔机结构分析中的应用

1.2.2 有限元分析国内外研究现状

1.3 地震反应研究现状

1.3.1 地震反应研究发展状况

1.3.2 地震反应研究在塔机中的应用

1.4 论文研究的意义及主要内容

第2 章 M600 塔式起重机基本参数和模型建立

2.1 塔式起重机性能参数

2.2 M600塔式起重机各部件的结构参数

2.2.1 M600 塔式起重机金属材料选择

2.2.2 M600 塔式起重机塔身结构参数

2.2.3 M600 塔式起重机起重臂结构

2.2.4 M600 塔式起重机平衡臂结构

2.2.5 M600 塔式起重机塔头结构

2.3 载荷组合

2.3.1 整机工作级别

2.3.2 机构工作级别

2.3.3 载荷组合

2.4 塔机载荷

2.5 有限元模型建立

2.6 本章小结

第3 章 M600 塔式起重机静力分析

3.1 塔机静强度和静刚度校核

3.1.1塔机强度计算

3.1.2 塔机静刚度计算

3.2 本章小结

第4 章 M600 塔式起重机模态分析和地震反应谱分析

4.1 模态分析

4.1.1 模态分析基本理论

4.1.2 特征向量法和Ritz 向量法

4.1.3 模态分析计算结果

4.2 地震反应谱分析

4.2.1 地震反应谱分析的基本理论与方法

4.2.2 振型组合的基本理论与方法

4.2.3 地震激励下塔机应力结果分析

4.2.4 地震激励下塔机位移结果分析

4.3 本章小结

第5 章 M600 塔式起重机时程分析

5.1 时程分析基本理论

5.2 地震波函数建立

5.3 塔机位移和加速度分析

5.3.1 塔机位移分析

5.3.2 塔机加速度分析

5.4 本章小结

总结与展望

致谢

参考文献

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摘要

随着城市化的发展,高层建筑施工范围的增加使得对塔机性能的要求也越来越高。性能卓越的中大型塔机在市场的需求越来越多,常见的C7050塔机和MC480塔机的需求量每年居高不下。  本文以中大型M600塔式起重机为研究对象,利用SAP2000有限元分析软件建立了塔机有限元模型,分别研究了M600塔机的静强度和静刚度,并分别采用反应谱法和时程分析法分析了地震激励对塔机的影响。具体研究内容如下:  1、利用SAP2000软件对塔机静强度和静刚度进行了校核,结果表明,该塔机静强度及静刚度均满足设计要求。在工况1下塔机起重臂的应力最大,在工况下1塔身的应力最大,塔身的最大位移量出现在工况4下。  2、计算了塔机最大独立高度下的固有频率,并得到其前10阶振型和自振频率,其中前7阶振型为塔机整体振型,第8、9、10阶为塔机起重臂和平衡臂扭转的局部振型。采用地震反应谱法分析了在X、Y、Z方向地震激励下塔机的响应如应力和变形等。结果显示,在三种地震激励下塔机各部件应力都有不同程度的增大。起重臂下弦杆应力在Y向地震激励时变化最大,比不受地震激励时增大8.8%;塔身主肢最大应力在Y向地震激励时最大,比不受地震激励时增加12.7%;平衡臂主弦应力在X向激励时最大,比不受地震激励时增加11.1%。塔机各部件在三种地震激励下均有变形,塔机起重臂端部节点位移最大,在相同方向地震作用下起重臂的最大变形量均大于塔身各处的最大变形量,且端部节点最大的变形量出现在X向地震激励下。  3、选用El-Centro波作为地震输入,采用时程分析法,得出了塔机起重臂端部节点、塔身连接铰点、塔头顶部节点、平衡臂端部节点的位移和加速度时程曲线。塔机在地震激励下产生的最大位移和最大加速度出现在起重臂端部,方向为Z方向。塔机在地震波冲击下主要摆动方向为上下方向,其他两个方向振幅相对较小。塔机上4个关键节点的最大位移发生的时间接近,地震开始后的4.14s~4.21s塔机位移最大。最大加速度方向为Z方向,时间为地震开始后的5.34s,大小为1.91倍的重力加速度。对比四个关键节点的加速度响应,可以得出:塔机起重臂在地震中比塔机其他部件更易发生破坏。

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