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QTZ100平头式塔式起重机结构安全性研究

作　者: 杨华平
导　师: 徐惠余
学　校: 湘潭大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 平头式塔式起重机安全性非线性分析极限状态设
分类号: TH213.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

塔式起重机是一种在工业和民用建筑中广泛使用的起重设备。在结构设计过程中如存在疏忽,则会造成塔式起重机结构的不合理,严重的将成为其安全使用的隐患。现阶段,诸多科研机构及生产厂家仅依靠类比法和传统的方法对结构进行强度及稳定性等方面的验算,没有考虑载荷、结构、材料等所含的不确定性因素,这给塔式起重机结构设计及正常使用带来了许多不安全的影响因素。因此,对塔式起重机结构的安全性进行研究尤为重要。本文以QTZ100平头式塔式起重机为研究对象,通过对塔式起重机结构安全性的影响因素及受力进行了分析,并在ANSYS里建立了有限元模型对QTZ100平头式塔式起重机进行了安全性研究,本文主要做了以下几个方面的工作:(1)对影响塔式起重机安全性的各种因素进行分析,且详细分析了塔式起重机在结构设计中应当考虑的问题;(2)对QTZ100平头式塔式起重机在使用状态下所受的各种载荷进行分析,并运用许用应力法和极限载荷法两种不同的计算方法进行了各自的载荷组合;(3)根据平头式塔式起重机关重结构件的结构及受力特点,为其建立力学分析模型,并给出各关重结构件的计算分析过程,对结构在强度和稳定性方面进行了透彻地分析,确保塔式起重机结构的安全性;(4)建立了QTZ100平头式塔式起重机的整机有限元模型,在结构强度方面对其进行了线性和非线性计算分析比较,并在非线性分析过程中采用了极限状态设计法,进行载荷组合。同时由计算的结果对塔身进行整体稳定性和单肢稳定性分析,确保塔身整体稳定性要求;(5)将塔式起重机各部件之间的关重联接件也作为结构安全性研究的重要对象,对高强度螺栓、销轴进行力学分析及校核计算,在联接方面来确保塔式起重机结构的安全性。(6)对QTZ100平头式塔式起重机塔身之间的高强度联接螺栓建立有限元模型,计算了高强度联接螺栓及联接件的强度,从而消除了该塔式起重机在塔身联接中存在的不安全性因素。本文通过对QTZ100平头式塔式起重机结构安全性进行研究,不仅丰富了塔式起重机关重件在强度及稳定性方面的分析计算方法及相应理论;还发现对于受载后产生过大变形的塔式起重机更适合采用极限状态法对其进行非线性分析,极限状态设计法较之传统设计法更符合实际,更安全。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-15
  1.1 前言  9-10
    1.1.1 塔式起重机介绍  9-10
    1.1.2 国内、外塔机发展现状  10
  1.2 本课题研究现状  10-13
  1.3 课题主要研究内容和意义  13-15
    1.3.1 课题研究的意义  13
    1.3.2 课题的内容  13-15
第2章塔式起重机安全性的影响因素分析  15-24
  2.1 设计、制造等对塔机的安全性影响  15-22
    2.1.1 结构设计对塔机安全性的影响  16-20
    2.1.2 联接件设计对塔机安全性的影响  20-22
  2.2 使用操作等对塔机的安全性影响  22-23
    2.2.1 安装拆卸过程中的影响因素  22
    2.2.2 使用过程中的影响因素  22-23
  2.3 其他方面的影响  23
  2.4 本章小节  23-24
第3章塔式起重机结构计算方法与载荷分析  24-40
  3.1 塔式起重机结构设计计算方法  24-31
    3.1.1 许用应力设计法  25-26
    3.1.2 极限状态设计法  26-28
    3.1.3 两种计算方法的算例比较  28-31
  3.2 塔式起重机载荷情况及载荷组合  31-39
    3.2.1 常规载荷  31-34
    3.2.2 偶然载荷  34-35
    3.2.3 特殊载荷  35-36
    3.2.4 塔式起重机的载荷情况及载荷组合  36-39
  3.3 本章小结  39-40
第4章 QTZ100 平头式塔式起重机关重结构件的安全性研究  40-67
  4.1 QTZ100 平头式塔式起重机的技术特性及结构参数  40-43
  4.2 QTZ100 平头式塔式起重机关重结构件安全性分析  43-53
    4.2.1 计算原则  43-44
    4.2.2 塔身结构计算与分析  44-49
    4.2.3 起重臂结构计算与分析  49-51
    4.2.4 平衡臂结构计算与分析  51-53
  4.3 QTZ100 平头式塔式起重机结构有限元计算分析  53-66
    4.3.1 塔式起重机结构有限元模型的建立  53-58
    4.3.3 QTZ100 平头式塔式起重机载荷计算  58-61
    4.3.4 QTZ100 平头式塔式起重机有限元后处理  61-66
  4.4 本章小结  66-67
第5章 QTZ100 平头式塔式起重机关重联接件的安全性研究  67-76
  5.1 QTZ100 平头式塔式起重机塔身采用的高强度螺栓联接分析  67-73
  5.2 QTZ100 平头式塔式起重机上采用的销轴联接分析  73-75
  5.3 本章小结  75-76
结论与展望  76-78
参考文献  78-81
致谢  81-82
附录（攻读学位期间发表论文及科研成果目录）  82

QTZ100平头式塔式起重机结构安全性研究

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