架空吊运索道作业过程的振动建模研究

摘要

随着工程索道在各类工程领域的广泛应用，工程索道动力学理论与控制方面的研究，已引起越来越多研究人员的广泛兴趣。架空吊运索道的悬索系统是最复杂的索道系统之一，其操作运行过程具有研究的复杂性、挑战性与实践性。振动和稳定性分析是悬索动力学研究的基本问题，架空索道系统的振动问题是索道系统动力学问题中的关键课题，因此基于架空吊运索道工程实际，从各种常用的索道运行工况出发，从静态分析到动力学建模与分析具有普遍意义。
　　本文首先用最大跨替代法，将多跨索道模型简化成单跨索道在静力学和动力学方面进行了分别研究，说明在对多跨索道的研究上，最大跨替代法是可行的，对研究多跨架空索道提出一个新的研究方法。同时考虑荷载作用下支座窜移时，鞍座与水平张力的关系。在多跨悬索动力学的的研究中，将发生支座窜移端，用等效弹簧衔接支座和承载索，实现支座窜移下悬索振动力学的等效建模。
　　其次，基于弦振动理论，研究以单跨架空吊运索道在自动卸载情况下，承载索因积蓄的弹性能瞬间释放而产生自由振动。建立了在指定位置自动卸载时的悬索振动方程，分析了在自动卸载工况下承载索振动固有频率、周期等特征参数、主振动及横向自由振动的响应变化规律。
　　然后，讨论架空吊运索道的起吊机构，在起重机的起吊过程中，结构动力学特性复杂，将全悬增力式架空索道跑车起吊重物的作业过程分成两种典型工况分析，分别建立起吊过程各个工况的振动力学模型，并用拉格朗日法建立方程并求解，对各工况起吊过程的振动特性进行分析。
　　接着采用Euler梁模型，加上轴向力对承载索的影响，通过建立悬索在集中荷载下的动力学振动控制方程，用 Newmark方法对方程进行积分求解，得到了跑车速度对承载索振动位移和钢索最大张力等因素的影响，结合工程案例进行了数值仿真。仿真结果表明当跑车通过跨中时，悬索具有最大位移与最大张力。对集中荷载在不同位置处和跑车不同运行速度下，承载索及吊重的动态响应进行比较。
　　最后，综合考虑支座窜移下悬索运动时的影响因素，提出模型设想，实现对支座窜移下悬索运动模态方程的建立，讨论通过引入轴向控制力Ua(t)实现抑制支座窜移下悬索多阶模态振动的目的，为今后研究支座窜移下悬索动力学奠定了基础。

目录

声明

1 引言

1．1 研究背景及意义

1．2 悬索国内外研究现状

1．3论文主要研究内容

1．4 主要研究方法

2 多跨索道设计计算中的最大跨替代法

2．1 单跨悬索设计理论

2．2 按鞍座形式分类的多跨索道

2．3 多跨索道最大跨替代法的判定

2．4 单荷多跨悬索动力学分析中最大跨替代法

2．5 小结

3 悬索自动卸载作业过程的横向振动分析

3．1 基于弦振动的悬索横向振动理论

3．2单跨悬索自动卸载时承载索横向振动案例分析

3．3 单跨悬索自动卸载时承载索横向振动分析

3．4 小结

4 架空吊运索道起吊作业过程振动分析

4．1 架空吊运索道起吊系统模型

4．2 垂直起吊过程动力学建模与分析

4．3 单摆起吊过程振动控制方程

4．4 小结

5 架空吊运索道载运作业过程耦合振动建模与分析

5．1 轴向拉力对承载索的影响

5．2 单跨索道在集中动荷载下索道耦合振动分析

5．3工程实例的数值仿真分析

5．4 小结

6 可窜移悬索振动模型设想与讨论

6．1 悬索微元分析

6．2 可窜移悬索模型设想

6．3 可窜移悬索需考虑的因素

6．4 方程建立方法

6．5 小结

7 总结与展望

7．1 总结

7．2 论文创新之处

7．3 展望

参考文献

附录 方程的推导

致谢