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载荷与动力留学生如何写论文开题报告

星级: ★★★★ 期刊: 学报作者:Bill浏览量:1893 论文级别:高评本章主题:载荷与动力原创论文: 5156论文网时间:2012年9月7日审核稿件编辑:Hogan本文版权归属:www.5156chinese.cn 分享次数:2735 评论次数: 4759

导读:关于载荷与动力开题报告写作指南有哪些内容呢?载荷与动力留学生如何写论文开题报告阐述了论文题目如何选定以及署名部分的要点。

  一、 拟选定学位论文的题目名称

  沥青搅拌楼的楼架结构分析

  二、 选题的科学意义和应用前景

  选题的科学意义:

  大型机器的支撑基础,承受着由机器的不平衡扰力引起的振动和机器的自重等,如其振动过大,将会影响机器的加工要求或无法正常运转,甚至损坏机器和影响邻近的设备、仪器和人员的工作和生活,严重的还会危及建筑物的安全.因此动力机器的基础结构分析具有重要的意义.

  我国对于动力机器基础正式研究起于上世纪七十年代,在八十年代主要编制成了国家标准《动力机器基础设计规范》和《设计手册》,这对于动力机器基础设计和分析提供了重要依据和参考.近年来对于动力机器基础结构的研究,往往集中于对压缩机、压力机、运输机、配料机等机器基础的设计和结构分析.对于工业上应用的更复杂的设备,像由振动筛、搅拌器等多个动力机器组成的大型沥青搅拌楼,对于这种往往由多个动力机器组合的大型设备的楼架问题研究的几乎没有.另一方面研究人员仅仅采用单一理论计算方法计算扰力值,振动幅值等,计算方法和参数的选择并不统一、或考虑不够全面造成结果各不相同或不接近实际.

  针对以上问题,本文拟考虑多台设备共同作用时的振动合成,如考虑搅拌机的振动扰力和振动筛的扰力,并考虑如风载、静载、动载多种载荷情况下楼架的承载和振动情况.同时在理论计算的基础上,采用有限元分析软件对楼架进行模态分析,获得结构的频率和振型,然后进行分析,根据分析结果优化楼架设计,并再次进行有限元计算,验证改进方案的可行性.

  选

载荷与动力留学生如何写论文开题报告
载荷与动力如何写论文开题报告

题的应用前景:

  沥青混凝土搅拌设备是沥青路面机械化施工的关键设备,近20年来,我国公路交通事业发展迅猛,公路机械化施工因此获得巨大进步,特别是对参与高速公路沥青路面工程建设的企业来说,拥有大型沥青混凝土搅拌设备已是市场准入条件之一、而其楼架部分是搅拌楼的重要承载机构,其设计首先必须保证机器的特定工作要求,满足振动和抗振的要求.

  楼架作为沥青搅拌楼的支撑基础,它在各种工况下承受着巨大的载荷.若局部的应力过高会导致结构被破坏,因此需要对楼架结构刚强度和抗振性及稳定性进行分析,避免楼架的破坏同时合理选择楼架钢材的截面尺寸等,这样可以保证沥青搅拌楼的楼架在满足安全性的前提下节约材料,因此对企业生产经济性具有重大意义.

  企业中沥青搅拌楼的楼架设计往往利用技术人员的经验设计,即直接采用特定的结构和尺寸进行生产制造.本文的选题来源于企业,是对现有某型号沥青搅拌楼的楼架安全性和经济性进行验算分析或在进一步优化设计,这样可以有效地降低设计成本,更具经济性.

  选题中由于沥青搅拌楼的楼架高度较高,所以要考虑多种载荷情况下楼架的承载和振动情况.同时采用有限元软件进行分析,更好的展现在工作情况下楼架的实际情况,显现出楼架中的危险部分,可以针对问题对楼架机构进行进一步的改进和完善,优化楼架,为沥青搅拌楼楼架的设计提供有力的依据.这些对于大型复杂设备的支撑基础设计都具有一定的参考意义.

  三、 背景科研项目情况简介

  此课题来源于工程实际,是以无锡锡通科技集团某沥青搅拌楼设计为背景展开的.其楼架结构分析是搅拌楼设计工作的重要组成部分.此课题的完成将为企业进行各种型号沥青搅拌楼的楼架设计提供重要依据.

  四、 学位论文主要研究内容

  动力机器基础设计应根据基础本身质量、刚度的分布、设备的质量和刚度、地基的影响、扰力大小和相位等因素,确定安全可靠、适用、经济合理和技术先进的方案.

  本论文是对企业中已有的楼架安全性与经济性进行分析验算和优化,楼架的结构和选材已定、不进行研究,本论文对于沥青搅拌楼的楼架设计提出必须满足的三个基本要求:(1)具有良好的抗振性;(2)具有足够的刚强度;(3)稳定性要求.只有满足了这三个方面的要求才能保证沥青搅拌楼的正常运行和安全生产.所以在进行沥青搅拌楼的楼架设计时需要进行动力特性分析以及强度和稳定性的计算.最后就楼架可行性与经济性进行验算和优化.

  1。关于楼架抗振性研究:设计动力机器机架的基本目标是限制其振动幅值和自振频率,以满足机器本身和附近设备、仪器的运转和不影响邻近工作人员和居民的工作和生活.因此本设计中动力计算时首先要确定机器的扰力作用方向和扰力值及其作用点的位置,然后按沥青搅拌设备的扰力性质,采用相应的动力计算公式,计算楼架的振动幅值、振动频率等,使之不超过允许极限值.

  2。关于楼架刚强度的研究:要使楼架具有良好的动态性能必须保证它具有足够的静、动态刚度.静态刚度是以满载静力作用

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下的静位移来表征,动态刚度是指其动态特性,是以其系统的满载自振频率来表征.对刚度的研究本文从这两个方面入手分别计算.强度设计的准则是在机器运转中可能发生的最大载荷的情况下楼架上任何点的应力都不得大于允许应力.强度计算时本文主要进行内力分析、载荷组合、和承载能力的验算.其中内力分析包括动内力、风载以及各种静载荷内力的计算.通过这些分析和计算确保沥青搅拌楼楼架的所有构件在各种可能的载荷工况下都不受到损坏,从而使机组能够安全地运行.此外还需研究楼架在弯扭组合交变应力作用下的疲劳强度问题.

  3。关于楼架杆件稳定性的研究:对于细长的或薄壁的受压机构及弯-压结构存在失稳问题,失稳对结构会产生很大的破坏,设计时需要校核.本文研究的沥青搅拌楼的楼架由于立柱高度大承受的竖直方向的载荷较大,为避免立柱失稳,需要校核计算.研究时由于楼架受力情况复杂,需要对立柱所受外力简化、近似处理等从而计算出立柱所能承受的临界压力.

  4。关于楼架安全性与经济性进行验算和优化:将理论计算结果与有限元软件运算的结果进行比较, 通过对结果的分析来得出结论或进一步的优化,这也是本文的最终目的.

  五、 预期解决的主要问题

  问题1:如何进行沥青搅拌楼楼架振动位移的计算问题:

  以前对机器基础的设计的方法有两自由度法和空间多自由度法,在计算机普及以前只能采用两自由度法.这种方法从基础中逐一抽出单榀横向框架,把它们简化成两自由度的质量、弹簧体系,然后进行动力分析.这种分析忽略了纵向框架的作用,只能求解单品框架的频率、振型和动力响应,其精度和空间框架的实测结果相差较大;对于不能分解成平面框架的复杂结构该方法更无能为力.空间多自由度体系往往更接近实际的几何、物理模型,其精度更高,但空间多自由度法计算复杂,需要求解问题较多.

  本论文拟采用空间多自由度法计算,但利用空间多自由度进行分析时难点主要是:建立计算模型与动力平衡方程并进一步进行动位移的计算.楼架动力计算时将振动位移分成水平振动位移和竖向振动位移的计算: (1)进行水平振动位移计算时,首先建立模型,方法是采用凝聚质量和忽略转动惯量假定,将所有杆件的质量向两端的质点集中.体系的附加质量也向质点积聚不考虑横梁和楼板的变形进行计算.然后运用达朗贝尔原理建立动力平衡方程,利用公式求出所有的水平自振圆频率和振型,进一步计算各振型的折算质量和载荷,最后求出动位移;(2)进行竖向振动位移计算时,考虑横梁的变形,把单跨梁的铰支座改成弹簧支座,建立模型,建立刚度方程,求出自振频率,最后计算结构动位移.

  问题2:如何在多种载荷及其组合载荷下进行强度计算的问题:

  本问题的难度在于涉及的载荷非常多,如工作情况下的动载、设备自重、风载、地震载荷等,应该选取何种情况下的载荷或组合载荷进行强度计算.此外还要研究楼架在弯扭组合交变应力作用下的疲劳强度问题.

  本文首先将载荷分类:a。永久载荷组合由设备自重、楼架自重组成b。可变载荷由动载荷组成c。偶然组合由风载荷组成.在楼架承载力计算时进行载荷的组合,并取较大值作为控制值:1)基本组合可由永久载荷与可变载荷组合,可变载荷中的各项动力载荷只考虑单向作用; 2)偶然组合可由永久载荷,可变载荷及偶然载荷组合.再进行计算时,计算简图按下列规定确定:1)柱和顶板横梁按横向平面刚架计算,当量载荷考虑竖向和横向的作用;2)柱和顶板纵梁按纵向平面刚架计算,当量载荷考虑竖向和纵向的作用.计算纵横梁在水平载荷的作用下产生的弯矩,可近似的假定梁的两端为固定支座来计算.

  问题3:对楼架进行有限元分析时如何建模及如何进行模态分析的问题:

  利用有限元可以进行静态分析、刚框架结构的地震响应分析和模态分析.

  在进行有限元分析时首先需要进行有限元软件的建模,本文在建立沥青搅拌楼楼架的有限元模型时,不能沥青搅拌楼楼架及设备的全部导入ANSYS中进行建模,因为那样可能会导致运算量过大而使软件无法运行,可根据需要,建立楼架的有限元模型,然后选择所采用的有限元单元类型,划分网格,最后对其进行计算分析.采用这样的方法,建立楼架的有限元模型,可以减少运算量,但必须能够分析出楼架所达到的最大变形量.

  对于模态分析,用于确定设计结构或机器部件的振动特性,即结构的固有频率和振型,它们是承受动态载荷结构设计中的重要参数.模态分析的好处:(1)使结构设计避免共振或以特定频率进行振动;(2)使工程师可以认识到结构对于不同类型的动力载荷是如何响应的;(3)有助于在其它动力分析中估算求解控制参数进行模态分析需要清楚模态分析的基本理论.本文进行楼架的模态分析的主要分析思路:首先, 进行理论分析计算系统的固有频率, 然后在ANSYS 中用实体建模的方法建立楼架模型, 通过网格划分和加载求解来得到系统的固有频率.最后, 将理论计算结果与软件运算的结果进行比较, 通过对结果的分析来得出结论.

  六、开题条件

  学术条件: 本人在经过本科阶段和研究生阶段的学习,掌握了材料力学、结构力学、高等动力学、机械振动、建筑振动理论及有限元分析理论等多方面的知识,这是论文开展的理论基础.然后又参考了相关领域的研究成果和实践状况,为论文的完成有很大的实际意义.同时还有我的导师和同学都将为我的论文提供指导和帮助,这些都是我完成课题的重要保证.

  设备条件:分析用计算机与软件均具备.

  七、文献综述

  20世纪80年代以来,随着有限元法和结构优化设计技术的发展,利用有限元方法分析机架或楼架应力、变形分布等情况,来解决其存在的问题,实现优化设计的目的,已在我国有了应用[1].本课题利用理论计算与有限元相合的方法对沥青搅拌楼的楼架进行结构分析和优化,解决在实际使用过程中楼架因为强度问题的断裂和振动破坏,在满足抗振性、刚强度的要求下减轻楼架的质量,降低成本.

  动力机器支撑基础设计一般要求应保证抗振性、刚强度及稳定性.

  本文正是从这三个方面进行分析进行楼架结构的分析.设计前需要弄清设备的结构和工作原理,文献[2][3]介绍两种沥青搅拌站的基本结构和工作原理.为个人提供了一定的专业知识.由于刚度分析主要考虑变形问题,在进行动力分析时显然要最终求出楼架的最大的振幅,振动频率.

  对于楼架抗振性的研究:抗振性即动力分析,是本文的难点.在进行动力分析时需要知道沥青搅拌楼的扰力产生来源,及扰力的作用方向和作用点的位置,然后本文在进行楼架的动位移计算时采用了空间多自由度法计算.空间多自由度体系往往更接近实际的几何、物理模型,其精度更高,应用也越来越广泛.

  空间多自由度体系的利用,在机架设计方面就已经取得了许多重要的成果,下面将以几个实例来阐述利用这种方法进行动力机器基础设计的过程.

  文献[4]针对马鞍山钢铁公司的35000 制氧机工程动力基础在不同工况、各向扰力作用下的动力性能进行了详细分析计算,将构架式基础简化为一个多质点的空间框架动力计算模型.计算原理即将空间框架动力模型经质量集中将无限自由度体系化为有限自由度体系,利用振动方程组进一步计算.

  文献[5]对汽轮发电机基础的设计,提出了汽机基础的空间多自由度模型.首先简化模型,建立动力平衡方程,利用振型分解法求出求解振动方程,获得自由振动频率和振型.然后将位移形式表达为振型的线性组合,组合系数由满足振动方程和振动初始条件来确定.这样得到的组合系数的算式与单自由度体系强迫振动位移表达式相同,因此,n个自由度体系的位移计算即转化为求n个组合系数的n个单自由度体系的计算.对于地震作用、静力计算均采用空间多自由度体系这一方法.

  文献[6]介绍了空间构架式动力机器基础设计与计算的方法和步骤,主要有地基承载力的计算、强度计算、动力计算,计算原则采用空间多自由度模型.并引用了一个具体工程实例.说明在设计与计算过程中,应综合考虑多种因素,使动力基础设计更完善,满足实际生产操作要求.

  综上所述,空间多自由度体系的利用,对动力机器基础的设计提供很大的帮助,是研究机架或机器基础动力特性的重要方法.除此方法之外我们要根据具体情形进行一些简化计算,并且我们要注意结合各种方法的综合应用,这对沥青搅拌楼楼架的结构分析有很大的指导意义.

  文献[7]对腭式平板硫化机基础的强度和刚度进行了简化计算.刚度计算时,将机器基础受力简化为沿形心轴线的力系来进行挠度计算,计算结果与实测结果相差较小.可以大大简化复杂的弹性力学平面力系或有限元法计算,有利于简化设计.强度计算主要考虑立柱和上横梁强度的计算.中

  文献[8]利用力学基本原理,在对离心机的基础受力作了简短分析基础上,较详细的对其横梁、立柱等的强度、稳定性进行了相关的各种论证计算.这为楼架进行进一步的总体设计作了准备.

  文献[9]本文以大块式实体动力机器基础为例,提出了数值方法在动力机器基础设计中的应用,是对优化动力机器基础设计方法的有益探索.数值方法对垂直振动、扭转振动、摇摆振动及耦合振动在计算上具有统一性和普遍性,无需对不同振动类型采用不同的动力计算公式与选择不同的计算参数,也无需再把影响动力反应的埋深、扰力形式、基础形式等各种因素分割开来考虑,从而形成一个整体因素,大大简化了计算和提高了精确度;数值方法比现有的质- 阻- 弹模式和弹性半空间模式具有更高的精确性和更大的可信度.

  大型机器的基础或楼架,承受着由机器的不平衡扰力引起的振动和机器的自重等,如其振动过大,将会影响机器的加工要求或无法正常运转,甚至损坏机器和影响邻近的设备、仪器和人员的工作和生活,严重的还会危及建筑物的安全.因此现在动力机器基础振动设计的研究内容更加广泛.

  (1)故障诊断方面:在当今冶金、电力、石油、化工等流程工业生产中,旋转设备应用十分广泛,如鼓风机、汽轮机、压缩机、除尘风机等.随着生产技术的发展,这些设备日益朝着大型化、精密化、自动化方向发展,在生产中占有十分重要的地位.它们一旦发生故障,会给生产或环境造成巨大损失.在旋转设备故障中,振动故

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障占有相当大的比例.引起旋转设备振动故障的原因很多,如不平衡、不对中、碰摩、支撑松动等,这些故障或单独出现,或同时并存,错综复杂.因此,如何快速准确地诊断出故障类别,找出故障原因,以便及时采取对策,使设备迅速恢复稳定运行,是摆在现场设备工程师面前的一个重要课题.在现有的有关旋转设备振动故障诊断文献中,对一般常见振动故障如不平衡、不对中、碰摩等故障的产生机理和振动特征论述较多,但对旋转设备共振故障的产生机理和振动特征论述较少,缺乏理论系统性和工程实用性.这对设备工程师从事现场故障诊断工作造成不便.文献[10]论述了旋转设备共振故障的发生机理及振动特征,从设计、安装和维护等方面分析了旋转设备共振故障的产生原因.并结合对首钢8#制氧空压机组振动故障的诊断实践,介绍旋转设备共振故障的诊断及处理过程.

  文献[11]作者注意到在装车溜槽工作中,溜槽行走油缸与溜槽连接处为刚性连接,频繁断裂.给商品煤外运带来很大困难.为此,原有油缸与溜槽连接处的刚性连接改为柔性连接,减小了振动,取得很好效果.从减小振动方面进行故障的排除.

  (2)建筑设计:装有动力设备的钢支架需要对其进行振动设计,结构动力分析不仅使其自振频率远离共振区域,还要保证钢支架在振动设备扰力作用下满足振动控制、设计强度以及人体舒适度要求;根据达朗伯原理,动力问题可以转化为静力平衡来处理.

  文献[12]通过研究振动设备钢支架结构动力分析时的共振问题,对单台振动设备钢支架进行了振动分析,并对其结构方案选型及一般要求、振动设计中钢结构的疲劳验算等作了论述,从而保证钢支架在振动设备扰力作用下满足振动控制、设计强度以及人体舒适度要求.

  对于楼架刚强度计算的问题:刚度分析:静态刚度是以满载静力作用下的静位移来表征,动态刚度是指其动态特性,是以其系统的满载自振频率来表征.对刚度的研究本文从这两个方面入手分别计算.强度计算时本文首先将载荷分类:a。永久载荷组合由设备自重、楼架自重组成; b。可变载荷由动载荷组成c。偶然组合由地震作用、风载荷组成.在楼架承载力计算时进行载荷的组合,并取较大值作为控制值:(1)基本组合可由永久载荷与可变载荷组合,可变载荷中的各项动力载荷只考虑单向作用; (2)偶然组合可由永久载荷,可变载荷及偶然载荷组合.再进行计算时,计算简图按下列规定确定:(1)柱和顶板横梁按横向平面刚架计算,当量载荷考虑竖向和横向的作用;(2)柱和顶板纵梁按纵向平面刚架计算,当量载荷考虑竖向和纵向的作用.计算纵横梁在水平载荷的作用下产生的弯矩,可近似的假定梁的两端为固定支座来计算[5].

  文献[6]对空间构架式机器基础强度的计算时,也是首先对载荷分类,然后进行组合计算构件的内力.其计算过程也为本文提供了依据.

  关于楼架杆件稳定性的研究:对于细长的或薄壁的受压机构及弯-压结构存在失稳问题,失稳对结构会产生很大的破坏,设计时需要校核.本文研究的沥青搅拌楼的楼架由于立柱高度大承受的竖直方向的载荷较大,为避免立柱失稳,需要校核计算.文献[1][8]提出了对立柱进行稳定性计算,为避免杆件失稳.

  总之,楼架的设计要根据具体情况考虑多方面的因素,在把握楼架设计的准则情况下我们要灵活运用多种方法,这样设计才能更合理,安全.

  比如,动力机器基础设计时应根据机器的动力特性,建筑场地的地基情况和周围环境对限制振动的要求等因素,确定安全可靠、适用、经济合理和技术先进的基础方案.机器基础的设计,按机器的动力特性,分别采取:(1) 不作动力计算,只需进行静力计算(包括验算地基强度和基础本身的强度、抗裂性等) ; (2) 虽不作动力计算,但需将动载荷化为当量静载荷后进行静力计算;(3) 需要进行动力和静力计算[13].

  动力机器基础设计分析[14],分析了三种大型往复式压缩机基础的计算成果, 归纳出基础主要尺寸与基组参数间的相关关系, 给出具体、简捷的设计步骤.计算选取了与《动力机器基础规范》中规定相一致的理论, 即“质量—弹簧—阻尼”理论.这种方法大大简化了设计步骤,提高了工作效率.

  本文在完成理论计算后,打算采用有限元软件进行分析静态分析和模态分析,更好的展现在工作情况下楼架的实际情况,显现出楼架中的危险部分,可以针对问题对楼架机构进行进一步的改进和完善,优化楼架,为沥青搅拌楼楼架的设计提供有力的依据.

  有限元法作为求解数学物理问题的一种数值方法,已经有50余年的发展历史,是目前最重要的工程分析技术之一,广泛应用于弹塑性力学、断裂力学、流体力学、热传导等领域,其基本思想是将结构离散化,用有限个容易分析的单元来表示复杂的对象,单元之间通过有限个节点相互连接,然后根据变形协调条件综合求解.

  利用有限元可以进行静态分析、刚框架结构的地震响应分析和模态分析及优化

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设计.

  文献[15]利用有限元可以进行静态分析.建立了空腹桁架式起重机的有限元模型,结合100t空腹桁架式桥架,明确了几种计算工况,确定了各工况的计算载荷,分析了桥架的静刚度及各种工况的结构应力,结果表明强度、刚度皆满足要求.

  文献[16-18]利用有限元可以进行地震响应分析.基于有限元法研究了土坯民房的地震响应特征, 利用大型有限元分析软件ANSYS, 针对我国西北农村地区尤其是甘肃省农村地区内普遍应用的地震高致灾性的土坯民房, 分析研究2 种典型结构类型房屋的地震响应特征, 为我国西北农村地区现有土坯民房的加固和整治提供理论依据和对策性建议.

  模态分析用于确定设计结构或机器部件的振动特性(固有频率和振型),即结构的固有频率和振型,它们是承受动态载荷结构设计中的重要参数[19].同时,也可以作为其它动力学分析问题的起点,例如瞬态动力学分析、谐响应分析和谱分析,其中模态分析也是进行谱分析或模态叠加法谐响应分析或瞬态动力学分析所必需的前期分析过程[20].振动模态是弹性结构的固有的、整体的特性.如果通过模态分析方法搞清楚了结构物在某一易受影响的频率范围内各阶主要模态的特性, 就可能预言结构在此频段内在外部或内部各种振源作用下实际振动响应.因此,模态分析是结构动态设计及设备的故障诊断的重要方法[21].

  模态分析理论,研究系统的固有振动特性。 模态分析的基本理论是:首先要建立该系统的动力方程。多自由度的运动方程可以应用牛顿第二定律, 达朗伯原理,拉格朗日方程和哈密顿定理来建立[22-24].

  在振动机械中,利用有限元模态分析的应用实例,如下有:

  文献[21]利用有限元软件进行机床工作的模态分析,主要用于确定结构或机器部件的振动特性.该文建立了某型立铣床床身的三维有限元模型, 并利用大型有限元分析软件ANSYS 进行了模态分析, 得出了床身前十阶固有频率和振型.本文进行理论分析计算系统的固有频率, 然后在ANSYS 中用实体建模的方法建立机床模型, 通过网格划分和加载求解来得到系统的固有频率.最后, 将理论计算结果与软件运算的结果进行比较, 通过对结果的分析来得出结论.使用ANSYS 模态分析可以将繁杂的分析过程简化, 概念清晰, 计算方便, 在工程中有较广泛的应用.

  文献[25]为了确定振动筛偏心轴的振动特性,通过工程分析软件ANSYS 对其进行了建模与模态分析.详细阐述了模态分析的全过程,从建模环境的选择,偏心轴实体模型和有限元模型的建立,到最后的模态分析.其中,有限元建模中用弹性支承单元COMBIN14 代替将轴承简单处理为刚性约束的方式,更加真实的分析得出轴的前10 阶固有频率和振型.对比传递矩阵法,方法简便,计算快捷,得到直观振型形象.模态分析有效预估了结构的振动特性,为选择电机参数提供依据,并为谐响应分析及瞬态分析奠定基础.

  文献[26-28]采用大型有限元分析软件对钢支架进行模态分析,获得结构的频率和振型,根据分析结果提出改进支架结构的方案,并再次进行有限元计算,验证改进方案的可行性.经过优化后的振动支架工作可靠,使用寿命长.

  本文在对楼架设计进行理论计算和有限元软件分析的基础上,可以对楼架进一步的优化设计提供了基础.优化设计是在工程设计中,应用现代数学理论和现代计算技术,进行最优化方案设计的模块化设计系统,它采用设计变量,目标函数和约束条件三要素来寻求方案的最优结果.也是一种解析优化的方法用数值优化提高再设计过程[29].

  如对某大型电除尘器钢支架进行了优化设计[30-31],针对原结构存在的问题及优化的约束条件和目标提出如下优化策略:电力除尘器钢支架的稳定设计包括平面内的稳定设计和平面外的稳定验算.正确而合理地运用各类型钢的几何特性,尽量争取支撑和系杆平面内和平面外的长细比接近,尽量缩短支撑和系杆的计算长度,简化连接方式,构造出传力清楚、安全可靠、构造简单的连接方式.

  应用模态分析的振动支架优化设计[32],支架固定在振动实验台上随着实验台一起振动,实验过程中发现其振动支架经常出现裂纹,无法保证实验的正常进行.为查清产生裂纹的原因,优化结构设计,采用ANSYS软件对其进行模态分析,研究其振动特性,从而提出改进支架结构的方案,为使系统避免产生共振现象,可采用提高系统刚度的方法来避开共振区.改进后运用ANSYS软件再次进行分析计算.

  最后本文提出采取减振、隔振等措施以减小楼架的振动,有益于周围或设备维护人员的舒适度.为了减少楼盖的垂直振动,设备布置应符合下列要求[33]:1) 上下往复运动的机械应布置在支架的支柱附近.2) 水平往复运动的机械宜布置在梁的跨中部位,并应使扰力沿梁的轴线方向作用.为了减少支架的水平振动,应采取下列措施 :1) 使水平往复或旋转运动的机械的全部或大部分水平力作用在支架的水平自振频率与扰力较大的方向.2) 合理利用斜撑的刚度,宜将斜撑设置在对减小楼盖水平旋转振动最有效的位置上[33].此外,采取减振、隔振等措施采用减振、隔振等简易措施来改善竖向振动舒适度相对于加大构件截面、单纯提高结构刚度而言,具有较好的经济性.

  综上所述,本论文是对企业中已有的楼架可行性与经济性进行验算和优化,所以楼架的结构和选材不进行研究,在进行沥青搅拌楼的楼架设计时需要进行动力特性分析以及强度和稳定性的计算.并就楼架可行性与经济性进行验算和优化.

  关于楼架的抗振型分析:要使楼架具有良好的动态性能必须保证它具有足够的静、动态刚度.静态刚度是以满载静力作用下的静位移来表征,动态刚度是指其动态特性,是以其系统的满载自振频率来表征.设计动力机器机架的基本目标是限制其振动幅值和自振频率,以满足机器本身和附近设备、仪器的运转和不影响邻近工作人员和居民的工作和生活.因此本设计中动力计算时首先要确定机器的扰力作用方向和扰力值及其作用点的位置,然后按沥青搅拌设备的扰力性质,采用相应的动力计算公式,计算楼架的振动幅值、振动频率,使之不超过允许极限值.

  关于楼架刚强度的研究:强度设计的准则是在机器运转中可能发生的最大载荷的情况下楼架上任何点的应力都不得大于允许应力.强度计算时主要进行内力分析、载荷组合、和承载能力的验算.其中内力分析包括动内力、地震内力、以及各种静载荷内力的计算.通过这些分析和计算确保沥青搅拌楼楼架的所有构件在各种可能的载荷工况下都不受到损坏,从而使机组能够安全地运行.此外还需研究楼架在弯扭组合交变应力作用下的疲劳强度问题.

  关于楼架杆件稳定性的研究:对于细长的或薄壁的受压机构及弯-压结构存在失稳问题,失稳对结构会产生很大的破坏,设计时需要校核.本文研究的沥青搅拌楼的楼架由于立柱高度大承受的竖直方向的载荷较大,为避免立柱失稳,需要校核计算.研究时由于楼架受力情况复杂,需要对立柱所受外力简化、近似处理等从而计算出立柱所能承受的临界压力.

  关于楼架可行性与经济性进行验算和优化:将理论计算结果与有限元软件运算的结果进行比较, 通过对结果的分析来得出结论或进一步的优化.


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[ 参考文献 ]

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