50米机动升降杆设计与力学分析
摘要
某升降塔是中国电子科技集团公司第十四研究所研制的我国首部高机动、高架升降装置。本文首先对该升降塔系统的结构方案进行研究,实现了最大升降高度为50米的多级液压升降结构,该升降塔可以使雷达天线在很短的时间内到达50米之内的任意高度。该升降装置要求能实现自动升降,自动锁紧,自动倒伏,具备完备的安全保护系统。
升降塔结构侧向作用的风荷载将对结构产生最为不利的影响,它们作用在结构上是水平力,使得结构在水平方向上产生很大的位移,有可能使得结构失稳。本文对作用于该移动升降塔上的风荷载及对该结构产生的影响进行了研究,通过风洞试验确立结构的体型系数,再通过高耸结构拟静力方法计算得到风载荷。
本文针对升降塔系统结构建立了有限元计算模型,利用有限元软件一ANSYS进行了强度和刚度分析,得到在各种工况下的变形趋势及应力情况,提供了大量的计算数据,为设计提供了可靠的支撑。同时对薄壁件屈曲问题进行了理论上的研究,用有限元软件对升降塔在特定的工作载荷下进行屈曲稳定性数值模拟,得出结构设计参数对升降塔稳定性的影响情况,从而对升降塔的结构提供了有效的改进措施。
The Telescopic tower is China Electronics Technology Group Corporation The 14~(th) Research Institute develop of the domestic first mobile lift equip. first, This text research to the structure project that should Telescopic tower system carry out biggest ascend height as 50 meters of fluid drive, The tower can take the radar antenna arrive random place of 50 meters in very short time .The Telescopic equip can carry out automatic ascend and descend, automatic lock tight, lodge automatically, have complete of safety protection system.
The Wind of the Telescopic tower side produce the most disadvantageous to the structure, Their function is the horizontal force on the structure, The structure is bring a big displacement, possibly The structure is making Buckling. This text in research to the wind load which carry on the Telescopic tower and the influence which carry on the tower structure. In this paper shape coefficient of the type tower structure is got from the wind tunnel experiments ,Wind load that on the towering structure is computed through a method which simulate the static load.
The text contrapose to the Telescopic tower system structure to build a finite element model, ANSYS software is making use to analyze strength and stiffness, The distortion trend and stress circumstance under various condition is Provided, And a great deal of calculation data. The data provide to support for the design. In the time study the buckling theory of sheet metal, Using a finite element software to analyze the buckling stability about the tower in the particular condition by numeric emulation, Getting the structure parameter to influence of the tower stability ,And some improvement is provided about the tower.
升降塔结构侧向作用的风荷载将对结构产生最为不利的影响,它们作用在结构上是水平力,使得结构在水平方向上产生很大的位移,有可能使得结构失稳。本文对作用于该移动升降塔上的风荷载及对该结构产生的影响进行了研究,通过风洞试验确立结构的体型系数,再通过高耸结构拟静力方法计算得到风载荷。
本文针对升降塔系统结构建立了有限元计算模型,利用有限元软件一ANSYS进行了强度和刚度分析,得到在各种工况下的变形趋势及应力情况,提供了大量的计算数据,为设计提供了可靠的支撑。同时对薄壁件屈曲问题进行了理论上的研究,用有限元软件对升降塔在特定的工作载荷下进行屈曲稳定性数值模拟,得出结构设计参数对升降塔稳定性的影响情况,从而对升降塔的结构提供了有效的改进措施。
The Telescopic tower is China Electronics Technology Group Corporation The 14~(th) Research Institute develop of the domestic first mobile lift equip. first, This text research to the structure project that should Telescopic tower system carry out biggest ascend height as 50 meters of fluid drive, The tower can take the radar antenna arrive random place of 50 meters in very short time .The Telescopic equip can carry out automatic ascend and descend, automatic lock tight, lodge automatically, have complete of safety protection system.
The Wind of the Telescopic tower side produce the most disadvantageous to the structure, Their function is the horizontal force on the structure, The structure is bring a big displacement, possibly The structure is making Buckling. This text in research to the wind load which carry on the Telescopic tower and the influence which carry on the tower structure. In this paper shape coefficient of the type tower structure is got from the wind tunnel experiments ,Wind load that on the towering structure is computed through a method which simulate the static load.
The text contrapose to the Telescopic tower system structure to build a finite element model, ANSYS software is making use to analyze strength and stiffness, The distortion trend and stress circumstance under various condition is Provided, And a great deal of calculation data. The data provide to support for the design. In the time study the buckling theory of sheet metal, Using a finite element software to analyze the buckling stability about the tower in the particular condition by numeric emulation, Getting the structure parameter to influence of the tower stability ,And some improvement is provided about the tower.
引文
[1]张质文、刘全德,起重运输机械,中国铁道出版社,1983
[2]王肇民、马人乐等,塔式结构,同济大学出版社,1989
[3]王肇民,高耸结构设计手册,中国建筑工业出版社,1995
[4]张相庭,工程抗风设计计算手册,中国建筑工业出版社,1998
[5]徐芝纶,弹性力学[M],北京:高等教育出版社,1990.
[6]许尚贤,机械设计中的有限元法[M].北京:高等教育出版社,1992
[7]廖伯谕等,现代机械动力学及其工程应用(M)北京:机械工业出版社,2004
[8]王勋成等,有限元基本原理与数值方法,清华大学出版补,1998
[9]美国ANSYS公司上海办事处ANSYS入门手册.1998
[10]刘沂松,大型起重机械薄板结构加筋及承载能力研究,同济大学硕士学位论文,2005
[11]沈红高,薄板构件若干稳定性问题,上海海事大学硕士论文,2003
[12]戚仁欣,现代军用地面雷达装载设计的若干问题,专用汽车,1,2002,12-16
[13]何翠瑜,内置式手动天线升降杆设计,电子机械工程,3,2002,45-47
[14]辛涛等,新型桅柱式升降台升降机构传动系统设计,起重运输机械,3,2008,32-34
[15]肖万选,雷达天线升降装置设计中的几个问题,电子机械工程,2,2003,40-44
[16]张远深等,一种新型液压升降机构的理论研究与工程设计,机床与液压,5,2007,125-129
[17]胡长明,罗超人,从结构总体设计角度探讨提高地面雷达机动性的方法,电子机械工程,5,1999,11-14
[18]王雁,史可信,三座标雷达高机动性设计的设想,电子机械工程,1996,26-27
[19]常继根,提高某雷达机动性措施,电子机械工程,5,2002,16-18
[20]张增太,机动式3D雷达结构总体设计探讨,电子机械工程,5,2004,11-13
[21]夏勇、张增太,高机动雷达自动架撤系统的设计,现代雷达,10,2006,25-29
[22]王劲宣,高机动雷达天线自动举升系统的结构设计,第八届全国雷达学术年会论文,826-830
[23]冯天麟、唐晓群,塔架式高机动雷达天线车的研究,电子机械工程,4, 2004,19-21
[24]钟安庆等,消防车多节直臂举升同步伸缩系统的设计,工程机械,2,2002,18-20
[25]齐素然,五节伸缩臂的结构原理,机械工程师,11,2007,140—141
[26]王建国,塔式起重机中钢丝绳的影响因素,起重运输机械,10
[27]郑杰民,李力游,风载荷计算中的几个取值问题,建筑机械,10,1994,2004.21-23
[28]周志勇,陈艾荣,曾勇等,河南电视塔体型系数CFD数值模拟及随机风振响应数值分析(1),特种结构,2006,23(3)
[29]叶尚辉,建立有限元模型的一般方法,电子机械工程,6,1999,17-21
[30]杜平安,结构有限元分析的形状处理方法,机械与电子,1,2000,26-27
[31]韩西等,有限元分析在结构分析和计算机仿真中的应用,重庆交通学院学报20,增刊,2001,124-126
[32]王若谷,沈连倌,田忠,雷达天线座有限元分析及优化设计,现代雷达,20,6 1998,81-86
[33]岳振兴,周勤,ANSYS有限元分析及其在某雷达天线座结构设计中的应用,电子机械工程,20,2,2004,18-20
[34]袁海平,雷达天线座V型支臂的刚度设计,电子机械工程,2,2000,10-14
[35]张利英等,ANSYS在塔式起重机结构分析中的应用,建筑机械化,9,2004,57-59
[36]郭波等,Pro/E与ANSYS若干模型数据的转换方式,机械工程师,9,2006,117-119
[37]邢静忠、李军,ANSYS的建模方法和网格划分,中国水运(学术版),9,2006,116-118
[38]赵希芳,车载雷达力学分析中支腿边界条件的研究,现代雷达,12,2003,17-19
[39]杜雪松等,塔架结构的静动态特性有限元分析,现代制造工程,7,2005,45-47
[40]董明晓,郑康平等,塔式起重机载荷摆动模型及性能,起重运输机械,9,2004,10-13
[41]兰朋、陆念力,复合载荷下高耸结构P-Δ效应的精确解析,哈尔滨工业大学学报,7,2003,790-791
[42]刘古岷,考虑风荷载作用时自升式塔机塔身非线性变形的解析解与近似解,电子机械工程,4,1994,16-21
[43]张光明、苟明康等,大悬臂矩形薄壁箱形梁整体稳定性分析,工兵装备研究,5,2002,20-23
[44]纪爱敏,张培强等,起重机伸缩吊臂局部稳定性的有限元分析,农业机械学报,35,6,2004,48-51
[45]丁彦闯、兆文忠等,屈曲分析在车辆应用中的关键技术,2,2003,45-47
[46]刘朝晖、柳翼等,ANSYS在结构稳定性中的应用,湖南工程学院学报,2,2002,33-35
[47]梁爱华,国外冷弯薄壁型钢设计有效宽度理论介绍,安徽建筑,2,1999,13-15
[48]Brannan,P.,Black,I."Reduction of wind induced antenna pointing errors using structural analysis and testing".IEEE,0-08-043948-9,2001,p.621-628
[49]Mircea Iordanescu,"Dedicated Software For The Structural Analysis Of Guyed Antenna Towers"Structural Engineering,Mechanics and Computation,0-08-043948-9,2001,621-628
[50]Armstrong C G"Geometric Processing for Analysis".IEEE,0-7695-0562-7,2000 45-56
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