基于抗震设计的非线性瞬态动力学分析方法.pdf

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1、基于抗震设计的非线性瞬态动力学分析方法冷松李静大连博瑞重工有限公司大连116024摘要：采用有限元的方法，以某桥式起重机为例建立力学模型，进行整机不同工况的模态分析及非线性瞬态动力学分析，进行抗震校核。关键词：桥式起重机；地震载荷；模态分析；瞬态动力学分析；有限元中图分类号：TH215文献标识码：A文章编号：1001—0785(2013)10—0020—04Abstract：Thefiniteelementmethodisadoptedfordynamicmodelingwithcertainbridgecraneasanexampleformo—dalanaly

2、sisandnon—lineartransientdynamicsanalysisunderdifferentworkingconditionsofthecrane，forthepurposeofaseismicexamination．Keywords：bridgecrane；seismicload；modalanalysis；transientdynamicsanalysis；finiteelement0引言在一般起重机的设计计算中，地震载荷是附加载荷，如果客户要求，可进行非工作情况的抗震校核，在此工况下可依据地震级别对应的加速值，进行线性校核即能满足设计要求。

3、对于核电类特殊起重机，则应按要求进行抗震分析；若法规或特别规图1核电站用环行起重机总图范中有所指示，则起重机用户向设计者提出这些专门法规可应用于地震地区产品设计的要求，并提供相应的地震谱来进行线性或非线性分析。以某核电站用环行起重机为例，依据其结构特点，对钢丝绳、小车车轮、小车反钩、大车车轮等进行非线性模拟，并施加起升临界载荷。小车分别位于桥架跨端、1／4跨、跨中进行载荷的组合。建立整体有限元模型，实现模态及非线性瞬态动力学分析。图2核电站用环行起重机有限元模型图1建立有限元模型核电站用环行起重机总图如图1所示。根据P。l=Pdh4-(Pd+Pl)其结构特点，采用

4、Beam188梁单元对桥架及小车P。2=Pdb+(Pdl+Pl)+P+Pw。架进行建模，采用Mass21集中质量单元模拟集中P3=Pdb+(Pdt+Pl)+Pht+P。质量，采用Link10受拉单元模拟起升钢丝绳，采Pc4=Pdb+(Pdt+Pl)4-Phl4-P。用Link10受压单元模拟水平轮的受压弹簧。有限Pc5=Pdb-t-Pd+(Pp或Pp)元模型如图2所示。施工载荷：Pc6=Pdb+(Pdt4-P。)-4-P4-Pw。2载荷组合Pc7=Pdh4-(Pdl4-P。)4-Pht4-Pw。工作载荷：P。8=Pdb4-(Pdt4-P)4-Ph14-P。一2O一

5、《起重运输机械》20t3(10)重级环境载荷：2)小车分别在端部、1／4跨处、跨中等3个P=Pdb+Pd+P位置进行不同载荷组合计算；超重级环境载荷：3)起升机构包括“起钩”和“落钩”并且P。。=P曲+(P+P。)+P+P。吊钩上载荷分可靠临界载荷、空载2种情况。P川=P曲++PPw。P、3模态分析12=Pdb+(Pdt+P。。)+P。+Pw。一⋯⋯‘Pm=P凸+P+P+Pw。本文仅对跨中上极限及跨端上极限进行非线P=Pdb+Pd+P性计算及结果输出，见表1、表2、表3。跨中及1)在允许各机构同时工作的情况下，须采用跨端各阶振型图如图3、图4所示。适当的冲击载荷组

6、合；表1地震响应谱(标高：50m)水平方向地震响应谱(SSE)频率／Hz0．212．43．384．747．316．52035．5100加速度(g)阻尼7％0．0850．3701．0803．1003．1000．9600．8600．8100．7400．740垂直方向地震响应谱(SSE)频~g／HzO．22．459．814．22035100加速度(g)阻尼7％0．0510．4500．4801．1901．1900．4800．3500．350水平方向地震响应谱(OBE)频率／Hz0．212．43．384．747．316．52035．51oo加速度(g)阻尼4％0．0480．

7、2060．7102．0602．0500．4850．4600．4100．3650．365垂直方向地震响应谱(OBE)频率／Hz0．22．459．814．22035100加速度(g)阻尼4％0．0300．2900．320O．8000．8100．2400．1700．170表2模态3O阶频率(跨中起升绳位于上极限)续表3阶数频率／Hz阶数频蓦垂／Hz阶数频-~-／Hz阶数频：-~-／Hz阶数频率／Hz阶数频；~／Hz11．275411l1．5242122．20933．62961312．2902320．40821．37651213．4562222．89044．1897141

8、3．929