施工升降机结构分析及优化

作     者：邵肖肖 

作者单位：长安大学 

学位级别：硕士

导师姓名：刘晓婷

授予年度：2016年

学科分类：08[工学] 0802[工学-机械工程] 

主      题：施工升降机 新型吊笼 导轨架 模态分析 

摘      要：施工升降机作为常用建筑施工设备,经过四十多年的发展,已取得很大进步,但其在结构设计和使用方面仍存在一些缺陷:一是传统施工升降机吊笼在工艺上存在下料、焊接要求高,易出现误差的问题,并且国内鲜有吊笼设计的相关文献;二是施工升降机在百米下大都采用远大于施工需求的截面为Φ76mmx4.5mm的标准节,耗材耗力。针对施工升降机这两方面不足,本文所做的研究工作如下:1.设计新型吊笼,并进行安全校验。根据SC200施工升降机某型号吊笼工艺缺陷提出新型吊笼设计方案,结合传统吊笼静强度和变形分析,选取新型吊笼材料并确定吊笼初步设计方案;建立拓扑模型及数学模型,引入权重对吊笼节点受力计算,利用ANSYS Workbench中的Shape Optimization模块对吊笼前后连接面进行拓扑优化,完成新型吊笼设计;对新型吊笼均载、偏载工况下进行有限元分析,验证其安全性。2.对导轨架进行结构分析和优化。以某公司架设高度70m施工升降机为应用实例,结合ANSYS Workbench建立施工升降机导轨架及附墙架模型;对施工升降机在两种危险工况下进行有限元分析,校核其静强度和变形;在较危险工况下对导轨架以质量最轻为目标进行优化,并对优化后导轨架进行安全校验。3.对施工升降机进行模态分析研究。对新型吊笼模态分析,分析其六阶模态并完善新型吊笼设计;对优化前后导轨架模态分析,对比导轨架自身模态变化,结合施工升降机工作中产生的激振频率验证其在工作过程中是否产生共振;分别对施工升降机不同工况下进行模态分析,研究单笼及双笼不同位置对施工升降机结构系统固有频率影响,并使用MATLAB拟合出施工升降机结构系统固有频率变化曲线和曲面。新型吊笼的设计在保证作业安全的前提下不仅减少了焊接难度而且节省了材料;优化后的导轨架结构安全并且质量降低了14.1%,有效的节省了施工升降机制造成本;施工升降机模态分析研究得出吊笼在悬臂顶端时施工升降机结构系统一阶固有频率最小等观点,为新型施工升降机的设计优化提供理论借鉴和科学依据。