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抓斗斗底板有限元方法的分析与研究

作　者: 秦永宏
导　师: 陈强努
学　校: 上海海运学院
专　业: 机械
关键词: 抓斗 斗底板 有限元 单元体 模型试验
分类号: U653.929.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2002年
下　载: 99次
引　用: 3次
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内容摘要


抓斗是现代散货码头装卸的重要工具之一。在抓斗工作过程中，抓斗斗体的工作环境极其恶劣，受力相当复杂，所以难以用普通的测试方法来测量抓斗斗体的受力情况。同时由于斗体形状的特殊加上斗体大筋的存在，也难以运用计算的方法来获得抓斗斗体的应力。在抓斗斗体的设计中，由于斗底板是整个斗体的主要部分，并且斗底板的结构形状特殊，所以就更加难以用测试或者计算的方法来求得斗底板的应力。在以往的抓斗设计中，通常以放大安全系数来进行抓斗的设计。但如果我们精确了解抓斗斗体的受力情况，就可以减小抓斗的自重和增大整个抓斗的抓取比，就可以充分利用起重机的起重量。所以，对抓斗斗底板的受力研究对于抓斗的设计以及使用，都是非常有重要的。 本文从实际的抓斗出发，根据长撑杆抓斗斗体在实际作业中的力学性能，载荷特点以及约束情况，选择受力最为复杂、在实际运用中最容易损坏的抓斗斗底板为研究对象，根据相似理论以及模型试验的原理，分三种情况，建立简化的抓斗斗体模型。并根据斗底板在实际作业过程中的边界情况，设计试验台，以模拟斗底板的约束情况；以及设计对模型斗底板的加载方式，来模拟斗底板受载情况。通过对三种模型抓斗斗底板的试验分析，得出在模型试验中的抓斗斗底板模型各个研究点的应力情况。然后，利用州SYS5.5有限元程序中能够应用于该斗底板模型的不同单元体对三种斗底板模型建立不同的有限元模型，进行有限元计算，并得出在各种不同单元体情况下试验模型中各个研究点的应力值。最后，根据统计理论中的数据处理方法，将该斗底板模型的各种有限元模型计算结果与试验结果进行比较，从而确定出对抓斗斗底板进行有限元研究时应采用的数学模型。进而在理论上解决了对抓斗斗底板进行有限元研究时的理论问题，为抓斗的有限元计算提供了可参考的依据。

全文目录


第1章： 引言  6-9
  1．1 现有散货码头的装卸工具现状  6
  1．2 国际、国内对抓斗研究的现状  6-8
  1．3 问题的提出  8-9
第2章： 抓斗的常规设计  9-19
  2．1 抓斗的力学分析  9-13
  2．2 抓斗的抓取阻力  13-19
    2．2．1 刃口的切入阻力  13
    2．2．2 摩擦阻力和推压阻力  13-16
    2．2．3 长撑杆双颚板抓斗的构造特点  16-17
    2．2．4 双绳抓斗钢丝绳的载荷变化过程  17-19
第3章： 试验模型的建立及测试  19-37
  3．1 原始抓斗的技术参数  19-22
  3．2 相似性理论及模型试验  22-26
    3．2．1 概述  22-23
    3．2．2 相似性三定理：  23-26
  3．3 试验介绍  26-31
    3．3．1 试验的目的  27
    3．3．2 测试原理  27
    3．3．3 试验的器材  27-31
  3．4 试验结果及其分析  31-37
    3．4．1 载荷标定情况  31
    3．4．2 光板模型测试结果及分析  31-33
    3．4．3 加刃口模型测试结果及分析  33-35
    3．4．4 加刃口、大筋模型测试结果及分析  35-37
第4章： 有限元分析  37-76
  4．1 有限元方法理论  37
  4．2 有限元中对于板件的理论  37-39
  4．3 有限元中对于壳体的理论  39-42
  4．4 ANSYS系统介绍  42-43
    4．4．1 软件功能简介  42
    4．4．2 前处理阶段  42-43
    4．4．3 求解阶段  43
    4．4．4 后处理  43
  4．5 斗体模型的有限元模型建立  43-45
    4．5．1 试验斗体模型的几何参数  43-44
    4．5．2 试验斗体模型的载荷处理  44-45
  4．6 斗体各个有限元模型的求解结果  45-76
    4．6．1 各个光板有限元模型计算结果及其图形  46-56
      4．6．1．1 光板Shell143模型图形以及计算结果  46-50
      4．6．1．2 光板Solid45模型图形以及计算结果  50-56
    4．6．2 各个加刃口有限元模型计算结果  56-66
      4．6．2．1 加刃口Shell143模型图形以及计算结果  56-61
      4．6．2．2 加刃口Solid45模型图形以及计算结果  61-66
    4．6．3 加刃口、大筋有限元模型计算结果  66-76
      4．6．3．1 加刃口、大筋Shell143模型图形以及计算结果  66-71
      4．6．3．2 加刃口、大筋Solid45模型图形以及计算结果  71-76
第5章： 斗底板有限元模型的确定  76-83
  5．1 试验数据与有限元求解结果对比  76-81
    5．1．1 最小二乘法原理  76
    5．1．2 结果对比  76-81
  5．2 结论  81-82
  5．3 论文总结  82-83
主要参考文献  83-84
附录表  84-85
致谢  85

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中图分类: > 交通运输 > 水路运输 > 港口工程 > 港口构造与设备 > 传送与装卸设备 > 装卸工属具 > 吊具、索具、夹具、抓斗、吸盘、推车、板网络、货板车及
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