造船龙门起重机金属结构风致响应分析

摘要

造船龙门起重机金属结构属于风敏感性较强的大跨度结构，在风激作用下容易产生较大的振动和变形。风载荷往往是此类具有非线性结构设计中的重要控制载荷。在以起重机为对象的研究中，有关起重机风工程的研究较少， GB/T3811-2008《起重机设计规范》（以下简称《规范》）中主要分析作用于起重机上风载荷的计算方法，而对于风载荷的详细研究较少。造船龙门起重机给现场造船生产带来各种便利，保证能够顺利完成吊装分段、舾装件等各种重要造船任务，使各项生产任务得以高效保质的进行。在对港口起重机影响较大的各类自然灾害当中，风灾是其主要的损失因素，风灾发生较为频繁，不仅会造成港口大型设备的损坏，严重影响港口的生产作业计划，给港口码头及停靠船舶带来经济损失，严重时还会威胁到现场工作人员的生命安全。 因此，需对造船龙门起重机金属结构展开安全性方面的研究与分析，对其所受到的风载荷和风致响应状态进行更加详细具体的了解。论文以某大型造船用龙门起重机为研究对象，基于计算流体力学分析方法，对起重机金属结构的体型系数以及结构在不同风速场作用下的力学特性等方面内容进行分析，研究起重机非稳态风作用下的风致效应。 论文主要以大型门式起重机的金属结构为研究对象，依据数值模拟方法分析风载荷对起重机产生的影响，得到风载荷仿真分析数据，达到分析其风致响应的目的。主要研究内容为： （1）论述了流体力学理论基础理论，流体的边界层理论及绕流运动规律，结构的风载荷作用规律，构件的风振理论等内容。 （2）采用流体分析方法获取到起重机在不同风速时的风压分布规律及风力系数等数据，同时分析了结构型式变化对风载荷的影响规律。 （3）对起重机在稳定风速作用下的结构进行分析，得到各个工况结构位移与应力的变化值，以及起重机在稳定风作用下各种风速产生的风载荷对金属结构应力位移影响的规律。 （4）分析起重机在动态风作用下的风振响应，通过模态分析获取起重机的前六阶模态，计算起重机在动态风作用下的阻力，分析金属结构的风振响应。

目录

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第一章绪论

1.1课题研究的目的与意义

1.2结构风工程的主要研究方法

1.3与课题相关的国内外研究动态

1.4课题主要研究内容

第二章结构风压与风振分析理论

2.1 流体力学基础理论

2.2 边界层理论与绕流运动

2.3 结构风载荷

2.4 构件的风振

2.5 CFD及流固耦合技术

2.6 湍流模型

2.7 本章小结

第三章稳定风速作用下结构的仿真分析

3.1 大型门式起重机的风载特性分析

3.2 构件尺寸对风载荷的影响

3.3 起重机金属结构的仿真分析

3.4 本章小结

第四章 动态风作用下的起重机结构风致响应分析

4.1 模态分析

4.2 动态风作用下门式起重机结构的阻力计算

4.3 起重机结构的风振响应分析

4.4 本章小结

第五章总结与展望

5.1总结

5.2展望

致谢

参考文献