卸船机地震响应特性分析与研究

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论文以3000t/h卸船机为研究对象,研究了卸船机结构地震激励下地震响应特性,其中包括五方面内容:卸船机地震静力学分析、典型地震波的选取及人工波的模拟、地震反应谱分析、地震弹塑性时程分析以及卸船机抗隔震装置的结构设计及其参数优化。  对地震静力学分析,论文假定卸船机整机各部分与地面振动一致;地震激励下,卸船机整机作用地面运动加速度乘以结构质量产生的惯性力。选取激励加速度大小依据是:场地类别与抗震设防烈度。通过静力学分析初步了解了卸船机结构抗震性能和力学性能薄弱位置,为动力学地震分析奠定了基础。  考虑到地震动力分析需要选用具有代表性的多组地震激励,论文中除选取两组典型波外,还模拟了一组人工波。对典型地震波主要进行了滤波、调整幅值、基线调整等处理,得到了符合场地要求以及设防烈度的地震波时程;此外,论文通过对人工模拟地震波原理的介绍,借助建筑结构标准反应谱曲线,生成了与选用反应谱兼容的人工波。  论文根据场地类别要求和设计地震分组情况生成了地震影响系数曲线,并且对地震影响系数曲线进行了合理修正;随后论文借助ANSYS,并结合卸船机自身模态特性,按照振型分解反应谱方法对卸船机整机结构在弹性体系中进行了地震反应谱响应分析,得到了地震激励下卸船机反应谱响应结果。  预测最大可能地震响应结果必须要进行动力时程分析,观察结构随时间响应过程。罕见地震作用下,结构大部分都将遭到破坏;因此,除了进行线弹性时程分析外,论文还通过材料本构模型的模拟对卸船机基于罕见地震激励下进行了弹塑性时程分析。根据弹塑性时程分析结果,论文验证了反应谱分析的局限性,描述了结构在地震激励下应力、位移、支反力时间响应过程。  论文最后一部分根据前面分析结果:该卸船机可以抵抗7度地震、而在8度罕见强震下结构将会发生破坏,对卸船机结构进行了抗隔震装置的结构设计及其参数优化。对于结构参数优化,论文首先建立了带有隔震装置的卸船机参数化有限元模型,指定了状态变量等设计参数;最后利用优化参数结果对隔震装置的隔震性能进行了验算。
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