工程起重機中超靜定桁架結構的彈性穩(wěn)定性分析.pdf

1、桁架鋼結構具有重量輕、承受壓力和彎矩能力大的特點，廣泛應用于重載高聳的機械結構和建筑結構中，如塔式起重機的塔身、吊臂，施工升降機的導軌架等。由于這些結構的可靠性直接決定了設備安全性，相關的規(guī)范中對其強度、剛度和穩(wěn)定性要求極高。高聳結構本身及其組成桿件均為細長結構，穩(wěn)定性計算在設計中尤顯突出。隨著材料科學的迅猛發(fā)展，高強度結構鋼開始廣泛應用于承載力盡量大、質(zhì)量盡量輕的鋼結構中，此時相對于結構的強度和剛度驗算而言，起重機金屬結構穩(wěn)定性分析的

2、重要性愈加凸顯，也是本文的主要研究內(nèi)容。
　　目前有限元法是計算大型桁架結構的最有效方法。但是用有限元軟件分析工程中的超靜定桁架結構時經(jīng)常會碰到局部失穩(wěn)而整體不失穩(wěn)的情況，有限元軟件分析誤認為局部失穩(wěn)臨界力是結構失穩(wěn)時的臨界載荷，而且有時整體結構真實失穩(wěn)臨界力遠大于局部失穩(wěn)臨界力。在工程中設計人員更關心結構實際能夠承受的穩(wěn)定臨界載荷，即整體結構何時出現(xiàn)失穩(wěn)，它是確定結構穩(wěn)定性的安全儲備、優(yōu)化結構設計的依據(jù)。因此整體結構失穩(wěn)臨界載荷

3、的確定成為穩(wěn)定設計的首要問題。
　　本文討論了桁架結構發(fā)生失穩(wěn)兩種不同形式：桿系失穩(wěn)和單肢失穩(wěn)。研究了桁架結構發(fā)生桿系失穩(wěn)和單肢失穩(wěn)的原因，以及與結構整體失穩(wěn)關系。提出了當結構的參數(shù)變化時兩種失穩(wěn)形式可以相互轉化的聯(lián)系。
　　根據(jù)結構穩(wěn)定性分析的有限元理論，運用精確有限元理論的單元剛度矩陣來分析桁架結構的穩(wěn)定性問題，推導了桁架結構臨界失穩(wěn)的判別式。結合判別式從理論上闡述了結構發(fā)生失穩(wěn)的兩種不同類型，并解釋了有限元軟件分析超靜

4、定桁架結構穩(wěn)定性出現(xiàn)誤判的原因。根據(jù)桿件穩(wěn)定性理論提出了解決有限元軟件誤判的方法，并且基于上述方法編寫了基于軟件ANSYS的穩(wěn)定性分析程序來分析一般桁架結構的穩(wěn)定性，獲得桁架結構真實的臨界失穩(wěn)載荷，以供工程人員在結構設計和校核中使用和借鑒。
　　運用本文編寫的穩(wěn)定性分析程序?qū)?STL80型塔式起重機的塔身進行結構穩(wěn)定性分析。探討了塔身高度、風載、傾覆彎矩等因素對塔身穩(wěn)定性的影響，并校核了STL80型塔式起重機在工作情況下塔身的穩(wěn)定