海洋平台起重机起升动载系数影响因素研究

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21世纪以来,我国海洋经济发展迅速,使得大型海上工程蓬勃发展。海洋平台起重机作为平台上用于人员起吊、物品运输的举升专用设备,其在作业时因受海风、海浪影响,工作环境极其恶劣,设计时需要考虑动载的影响,用起升动载系数表示。在海洋平台起重机设计过程中,起升动载系数取值过大会使整机刚度过大,结构过于笨重;起升动载系数取值过小会使刚度过小,达不到设计要求。关于起升动载系数的取值,各规范均给出了计算方法,但计算过程相对繁琐,且精准度有待考证,这给设计人员带来了困扰。本文从有限元分析的角度出发,通过对起升动载系数的影响因素进行量化分析,研究各因素对起升动载系数的影响。首先,利用解析法对起升动载系数进行理论分析可知,相对速度一定的情况下,起升动载系数的主要影响因素是整机刚度,因此本文对影响整机刚度的因素进行分析,主要包括:起升绳的绳径、吊臂的管径与管厚、拉索的绳径、人字架的管径与管厚、转台的板厚;然后,使用有限单元法和逐次逼近法,对各影响因素进行量化分析,并利用Excel和MATLAB工具对数据进行处理。通过分析得出以下结论:起升绳的绳径对起升动载系数影响最大,基座的筒径对起升动载系数影响次之,基座的壁厚、拉索的绳径对起升动载系数的影响较为明显,而吊臂、人字架、转台等部件对起升动载系数几乎没有影响;进一步对数据进行分析,可得到以下结论:首先,通过分析基座的筒径与板厚对起升动载系数的影响可知,同一部件不同的几何尺寸对起升动载系数将产生不同的影响;其次,通过分析基座与起升绳对起升动载系数的影响可知,材料的弹性模量取值也对起升动载系数产生一定的影响;最后,通过分析拉索与起升绳对起升动载系数的影响可知,同样的组成部件,不同的空间位置,将对起升动载系数产生不同的影响。因此,部件的几何尺寸、弹性模量取值以及空间位置都将对起升动载系数产生一定的影响。本文的研究为我国海洋平台起重机的设计人员提供了一些有益的参考。
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