塔式起重机结构分析与优化

东北大学硕士学位论文ＡｂｓｔｒａｃｔＳｔｒｕｃｔｕｒｅＡｎａｌｙｓｉｓａｎｄＤｙｎａｍｉｃＯｐｔｉｍｕｍＤｅｓｉｇｎＯｆＴｏｗｅｒ

Ｃｒａｎｅ

Ａｂｓｔｒａｃｔ

Ｔｈｅｗｈｉｐｔｏｗｅｒｃｒａｎｅｉｓｔｈｅｋｅｙｅｑｕｉｐｍｅｎｔｓｉｎａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅｉｎｄｕｓｔｒｙ．Ｗｉｔｈｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｎｄｐｒｅｖａｌｅｎｃｅｏｆｃｏｍｐｕｔｅｒｓ，ｔｈｅｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｓｂｅｉｎｇａｐｐｌｉｅｄｉｎｍｏｒｅａｎｄｍｏｒｅｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ，ａｎｄｔｈｅｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｉｓｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄｗｉｔｈｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓｍｏｒｅａｎｄｍｏｒｅｔｉｇｈｔｌｙｉｎｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃｓｉｎｄｕｓｔｒｙ．Ｎｏｗｔｈｅｗｈｉｐｔｏｗｅｒｃｒａｎｅｉｓｔｅｎｄｔｏｌａｒｇｅ—ｓｃａｌｅ，ａｕｔｏｍａｔｉｃａｎｄｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ．

Ｉｎｔｈｅｐａｐｅｒ，ｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｎｄｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｃｒａｎｅｄｏｍｅｓｔｉｃａｎｄａｂｒｏａｄｉｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．ＡｎａｌｙｚｅｄＴｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｍｏｄｅｌ，ｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｍｏｄｅｌ，ｃａｌｃｕｌａｔｅｄｌｏａｄａｎｄｔｈｅｓｉｔｕａｔｉｏｎｗａｓａｎａｌｙｚｅｄｏｆｔｈｅｔｏｗｅｒｃｒａｎｅ．Ａｄｙｎａｍｉｃｏｐｔｉｍｕｍｄｅｓｉｇｎｍｅｔｈｏｄｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ａｄｙｎａｍｉｃｏｐｔｉｍｕｍｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌｍｏｄｅｌｏｆｔｏｗｅｒｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｙｓｔｅｍｉｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｓｔｏｏｐｔｉｍｉｚｅｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｓｔｉｆｆｎｅｓｓ．Ｔｈｅｋｅｙｍｏｄｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙｉｓｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄｖｉａｍｏｄｅａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｈａｒｍｏｎｉｃｒｅｓｐｏｎｓｅａｎａｌｙｓｉｓ．Ｃｏｎｓｉｄｅｒｔｉｎｇｔｈｉｓｆｒｅｑｕｅｎｃｙａｓｏｂｊｅｃｔｉｖｅｆｕｎｃｔｉｏｎｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙａｎａｌｙｓｉｓｈａｓｂｅｅｎｄｏｎｅｆｏｒａｌｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓｔｏｄｅｃｉｄｅｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｏｐｔｉｍｕｍｄｅｓｉｇｎｖａｒｉａｂｌｅｓ．ＤｙｎａｍｉｃｏｐｔｉｍｕｍｍａｔｈｅｍａｔｉｃｍｏｄｅｌｉＳｂｕｉｌｔｗｉｔｈｒｅｓｔｒａｉｎｓｏｆｓｔｒｕｃｔｕｒｅｍａｓｓ，ｓｔａｔｉｃｓｔｒｅｎｇｔｈ，ｓｔａｔｉｃｓｔｉｆｆｎｅｓｓａｎｄｄｙｎａｍｉｃｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｒｅｓｐｏｎｓｅａｍｐｌｉｔｕｄｅ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｏｆａｎａｌｙｓｉｓｓｈｏｗｓｔｈａｔａｆｔｅｒｏｐｔｉｍｕｍ，ｂｏｔｈｓｔａｔｉｃａｎｄｄｙｎａｍｉｃｃｈａｒａｃｔｅｒｓａｒｅｉｍｐｒｏｖｅｄｓｉｇｎｉｇｉｃａｎｔｌｙ，ａｓｗｅｌｌａｓｌｉｇｈｔｅｎｓｔｒｕｃｔｕｒｅｍａｓｓａｎｄｄｅｃｒｅａｓｉｎｇｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｃｏｓｔｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ．

Ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｍｅｔｈｏｄａｎｄｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒａｒｅａｌｓｏａｄａｐｔｅｄｔｏａｎｙｏｔｈｅｒ

ｍｅｃｈａｎｉｃｓａｎａｌｙｓｉｓ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ－ＴｏｗｅｒＣｒａｎｅ；ＳｔｒｕｃｔｕｒｅＡｎａｌｙｓｉｓ；

ＤｙｎａｍｉｃＳｔｉｆｆｎｅｓｓ；ＤｙｎａｍｉｃＯｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ．

大连理工大学结构优化复习总结

结构优化设计－基于结构分析技术，在给定的设计空间实现满足使用要求且具有最佳性能或最低成本的工程结构设计的技术 优化设计的三要素:设计变量;约束条件;目标函数 凸域:基于n维空间的区域s里，如果取任意两点x1和x2，连接这两点的线段也属于s，该区域称凸域（=αx1+(1-α)x2 ） 凸函数:如果函数f(x)定义在n维空间的凸域s上，而且对s中的任意两点x1和x2和任意常数α,0.0<=α<=1.0,有f[αx1+(1- α)x2]<=αf(x1)+(1- α)f(x2),则f(x)称为s上的凸函数 严格凸函数:上式小于严格成立 凸规划:如果可行域是凸域，目标函数是凸函数，这样构成的数学规划问题为凸规划问题。 准则设计法:依靠工程经验;效率高;缺乏严格数学基础 最优准则法基于库塔克（K-T）条件:需构造迭代求解算法;通用性不强 数学规划方法:有严格的数学基础，有较好的通用性，计算效率要考虑。 结构优化问题的求解布骤 I. 建立优化模型。给定初始设计方案。 II. 结构分析(有限元） III.优化（收敛性）检验。满足则结束程序，否则继续IV IV. 灵敏度分析 V. 求解优化问题，修改结构模型，返回II。 优化求解的两大类方法：准则法；数学规划法 准则设计方法：用优化准则代替原来的优化问题 同步失效准则设计的评价： {优点：简单、方便，特别是独立约束个数n=m时；工程实用；适合于构件设计。 缺点：只能处理简单构件设计；缩小了设计空间，不能保证最优解；若n < m ，可能无解； 当n > m时，确定哪些破坏模式应同时发生比较困难。 改进：为了弥补等式约束代替不等式约束的缺陷，引入松弛因子ψi σi (X ) =ψiσip , 0 ≤ψi ≤1, i =1,2,......n 启发：用准则代替原来的优化问题，准则法的基本思想；如果将桁架的每根杆看作一种可能的破坏模式，桁架看作一个元件。可以得到满应力准则 满应力方法的缺点：完全无视重量会漏掉最轻设计；中间点一般是不可行设计，对工程实际不利。希望得到可行的中间设计点。 齿形法：采用射线步进行可行性调整，适用于桁架一类刚度与设计变量成正比的结构。 将所有设计变量同时乘以一个常数ξ：A n i=ξA i o} 线性函数都是凸函数，线性规划是凸规划。

建筑塔式起重机事故分析及其预防示范文本

建筑塔式起重机事故分析及其预防示范文本 In The Actual Work Production Management, In Order To Ensure The Smooth Progress Of The Process, And Consider The Relationship Between Each Link, The Specific Requirements Of Each Link To Achieve Risk Control And Planning 某某管理中心 XX年XX月

建筑塔式起重机事故分析及其预防示范 文本 使用指引：此解决方案资料应用在实际工作生产管理中为了保障过程顺利推进，同时考虑各个环节之间的关系，每个环节实现的具体要求而进行的风险控制与规划，并将危害降低到最小，文档经过下载可进行自定义修改，请根据实际需求进行调整与使用。 近年来，随着城市建设的快速发展和高层建筑物的增 加，塔式起重机(以下简称塔机)的使用越来越普遍，重大伤 害事故的发生率也在不断提高。因此，针对起重机械使用 安全状况包括建筑工程建设工地使用的起重机械安全状 况，各有关单位联合对在用的塔机进行了全面的检验检 查，对存在的问题、隐患和已发生的事故进行全面的总结 和分析，提出相应的补救或预防措施，以供参考。 1 塔式起重机事故或隐患的分类及预防 1．1制造质量的问题 (1)结构的材质质量和焊接质量问题结构件的质量问题 包括构件的材料质量与焊接质量。

①起重机材料质量问题包括材质的正确选用及材料质量保证(材质宏观质量和化学成份微观质量)，特别是起重机金属结构的关键件用材，比如：平衡臂架、起重臂架、塔身标准件、拉杆、转台、小车架和底架等。20xx年某台QqZ25型塔式起重机在其塔身主弦杆断裂处取样检验的材料质量分析中，其角钢的厚度测量有多处未达到材料厚度标准的规定，且金相检验表明，其材料存在大量硅酸盐、氧化物夹杂。当这些缺陷遇热影响区、高应变速率及高应力集中等特定因素时，这些因素对内在缺陷的扩展直至材料破坏起到了重要的作用。20xx年某台塔机，从塔身标准件主肢角钢折断的断口分析中，发现角钢的材质存在严重问题：所用材质冶金质量太差，夹杂物多、杂质元素过多、存在夹层和明显的纵向裂纹。由于多次刷涂油漆，安装人员和检验人员在安装、检验的宏观目测过程中很难发现缺陷。

西安交大结构优化设计实验报告

结构优化设计实验报告 1.实验背景 结构优化能在保证安全使用的前提下保证工程结构减重，提高工程的经济效益，这也是课程练习的有效补充。 2.实验课题 问题1：考察最速下降法、拟牛顿法（DFP，BFGS）、单纯形法的性能，使用matlab中的fminunc 和fminsearch 函数。 ●目标函数1: 目标函数，多元二次函数 其中，，,, 初值 ●目标函数2 1.3 结果分析：从上述结果可以看出牛顿法具有较好的稳定性，最速下降法和单纯形法在求解超越函数时稳定性不佳，最速下降法迭代次数最少，单纯形法

迭代次数最多。 问题2：使用matlab中的linprog和quadprog函数验证作业的正确性。 用单纯形法求解线性规划问题的最优解 ●目标函数1 6 , 运行结果： 单纯形法的解析解 用两相法求解线性规划问题的最优解 ●目标函数2 , 运行结果: 单纯形法的解析解 求解二次规划问题的最优解 ●目标函数2 , , 运行结果：

问题3：用Matlab命令函数fmincon求解非线性约束规划问题 ●目标函数1 运行结果： 迭代次数：8 ●目标函数2 运行结果： 迭代次数：16 问题4：用Matlab命令函数fmincon求解人字形钢管架优化问题。已知：2F = 600kN，2B = 6 m，T=5 mm，钢管材料E = 210 GPa，密度=, 许用应力[ ]=160MPa，根据工艺要求2m ≤ h≤6m ，20mm ≤ D≤300mm 。求h , D 使总重量W为最小。

求 目标函数1 运行结果：

迭代次数：8 问题5：修改满应力程序opt4_1.m 和齿形法程序opt4_2.m ，自行设计一个超静定桁架结构，并对其进行优化。要求: （1）设计变量数目不小于2； （2）给出应力的解析表达式； （3）建立以重量最小为目标函数、应力为约束的优化模型。 分别用满应立法和齿轮法求解图2超静定结构，已知材料完全相同， ， , 2000,1500==σσ ， 满应力法和齿轮法运行结果：

塔式起重机基础知识汇总(整理版)

塔式起重机基础知识汇总 塔式起重机的技术性能是用各种参数表示的，其主要参数包括幅度、起重量、起重力矩、自由高度、最大高度等；其一般参数包括：各种速度、结构重量、尺寸、尾部尺寸及轨距轴距等，下面分别简述： 一、幅度： 幅度是从塔式起重机回转中心线至吊钩中心线的水平距离，通常称为回转半径式工作半径。 二、起重量 起重量是吊钩能吊起的重量，其中包括吊索、吊具及容器的重量，起重量因幅度的改变而改变，因此每台起重机都有自己本身的起重量与起重幅度的对应表，俗称工作曲线表。 起重量包括两个参数：即最大起重量及最大幅度起重量。 最大起重量由起重机的设计结构确定，主要包括其钢丝绳、吊钩、臂架、起重机构等。其吊点必须在幅度较小的位置。 最大幅度起重量除了与起重机设计结构有关，还与其倾翻力矩有关，是一个很重要的参数。 塔式起重机的起重量是随吊钩的滑轮组数不同而不同。一般两绳是单绳起重量的一倍，四绳是两绳起重量的一倍等等。可根据需要而进行变换。 为了防止塔式起重机起重超过其最大起重量，所有塔式起重机都安装有重量限制器，有的称测力环，重量限制器内装存有多个限制开关，除了限位塔机最大额定重量外，在高速起吊和中速起吊时，也可进行重量限制，高速时吊重最轻，中速时吊重中等，低速时吊重最重。. 三、起重力矩 起重量与相应幅度的乘积为起重力矩，过去的计量单位为TM，现行的计量单位为KNM，1TM等于10KNM。 额定起重力矩量是塔式起重机工作能力的最重要参数，它是防止塔机工作时重心偏移，而发生倾翻的关键参数。由于不同的幅度的起重力矩不均衡，幅度渐大，力矩渐小，因此常以各点幅度的平均力矩作为塔机的额定力矩。 塔式起重机的起重量随着幅度的增加而相应递减，因此，在各种幅度时都有额定的起重量，不同的幅度和相应的起重量连接起来，就绘制成起重机的性能曲线图，使操作人员一看明了不同幅度下的额定起重量，防止超载。 一般塔式起重机可以安装几种不同的臂长，每一种臂长的起重臂都有其特定的起重曲线，不过差别不大。 为了防止塔机工作时超力矩而发生安全事故，所有塔机都安装了力矩限位器，其工作原理是当力矩增大时，塔尖的主肢结构会发生弹性形变而触发限位开关动

建筑力学-塔吊分析

建筑力学作业 平面一般力系实际工程的应用——塔吊分析 1.塔吊介绍 塔吊，即塔式起重机。机身 很高，像塔，有长臂，轨道上 有小车，可在轨道上移动，工 作面很大，主要用于建筑工地 等处。塔吊一般用于建筑施工、 货物搬运、部分事故现场处理 等场合，主要作为材料、货物 等的高空运输或质量较大物体 的运送的工具。 塔吊一般由外套架、回转轴承、塔冒、平衡臂、平衡臂拉杆、起重臂（吊臂）、起重臂拉杆、电源、支架、变幅小车，起重吊钩、驾驶室等几部分组成。 塔吊一般用于建筑施工、货物搬运、部分事故现场处理等场合，主要作为材料、货物等的高空运输或质量较大物体的运送的工具。

如下图，塔吊可简化为所示主体结构模型 塔吊主体结构模型 塔吊结构图 根据塔吊的组成、用处及发展历程，我们可以对塔吊的结构有一个更加深入的了解。如下图1-2塔吊的主体结构模型图所示，塔吊的各个部分均已经标出在图上。

2.塔吊静力学分析 对塔吊整体为研究对象． 要保证机身满载是平衡而不向右倾倒，则必须 ∑M B=0, W2(a+b)-F A b-W1-W max l max=0； 限制条件F A≥0． 再考虑空载时的情形，这时W＝0. 要保证机身空载时平衡而不向左倾倒，则必须满足平衡方程： ∑M A＝0， W2 a+F B b-W1(b+e)=0； 限制条件F B≥0．

1)对塔吊的平衡臂，由平衡条件得： ∑F x =0, F 1cos θ=F x ； ∑F y =0, F 1sin θ+F y =W 2+m 1g ； ∑M=0， (F 1sin θ-W 2)l 1=m 1gl 2； 2)如左图塔吊吊臂，由平衡条件得 ∑Fx=0, F x =F 2cos α+F 3cos β； ∑F y =0, F 2sin α+F 2sin β+F `y =m 2g+W ； ∑M=0, F 2sin αl 3+F 3sin βl 4=m 2gl 5+Wl ． 3)如右图塔吊吊帽与拉杆的受力情况，则由共点力的平衡条件可得平衡方程如下： ∑Fx=0, F 1cos α= F 2cos β+ F 3cos γ ∑F y =0, F 1sin α+F 2sin β+ F 3sin γ=F L 1

主厂房结构优化专题分析

编号：FA008CT-A-05 新都华润雪花啤酒分布式能源站工程 勘察设计投标文件 招标编号:XD2T201401 第二卷技术部分 第二册专题报告 主厂房结构优化专题报告 中国华电工程(集团)有限公司 二○一四年二月北京

总目次 第一卷商务部分 第二卷技术部分 第一册工程技术方案说明 第二册专题报告 第三册投标人需提交的其他文件和资料第三卷投标报价书

目次 1 前言........................................................................... 错误!未定义书签。 2 厂区工程地质条件.................................................... 错误!未定义书签。 2.1地形地貌.................................................................. 错误!未定义书签。 2.2工程地质条件.......................................................... 错误!未定义书签。 2.3水文地质条件.......................................................... 错误!未定义书签。 2.4场地类别、建筑场地类型...................................... 错误!未定义书签。 2.5地震参数.................................................................. 错误!未定义书签。 2.6地震液化情况.......................................................... 错误!未定义书签。 2.7场地稳定性评价...................................................... 错误!未定义书签。 2.8场地地基土的适宜性.............................................. 错误!未定义书签。 3 地基方案选择和评价................................................ 错误!未定义书签。 3.1地基土工程特性 .................................................... 错误!未定义书签。 3.2天然地基持力层的选择.......................................... 错误!未定义书签。 3.3基础型式的选择 .................................................... 错误!未定义书签。 3.4地基沉降 ................................................................ 错误!未定义书签。 4 其他建（构）筑物地基基础 .................................... 错误!未定义书签。 5 结论........................................................................... 错误!未定义书签。 6 存在问题及建议 ....................................................... 错误!未定义书签。

浅析塔式起重机钢结构损坏原因及维修

浅析塔式起重机钢结构损坏原因及维修 [摘要]塔式起重机的现场安全生产管理极其重要，施工过程中发生钢结构损坏应及时修复，平时必须做好塔式起重机钢结构的维护保养工作，发现钢结构受损，必须排除事故隐患，确保安全生产顺利进行。 [关键词]塔式起重机；钢结构；损坏原因；维修 塔式起重机在建筑施工中已成为必不可少的施工机械设备，塔机在建筑施工中的现场安全生产管理工作中极其重要。长期以来，人们在维护塔机时只重视对传动及电气设备的养护，而忽视了对钢结构的检查及修复，给施工带来各种事故隐患。在此我们结合多年来的实际经验，谈谈塔机的钢结构在施工使用中的损坏原因及维修。 1 钢结构的损坏形式及原因 1．1表面锈蚀

塔机的工作环境比较恶劣，经常在含酸碱等腐蚀性气体灰尘下作业，加上运行过程中的碰撞及防锈油漆的自然老化、脱落，使表面失去保护，加上维护保养工作不及时，造成局部腐蚀氧化，不同程度地出现表面锈蚀现象，降低钢结构强度，久而久之使塔机的钢结构变形。 1．2裂纹 实践证明，虽然裂纹不一定导致断裂，发现裂纹不及时修复，塔机长期带患工作，往往是断裂的初期阶段，尤其是过渡性及危险性裂纹，具有进一步扩展的危险，及时发现并处理是很重要的。一般裂纹主要产生在焊接部位及应力集中的地方，如塔身下部、下支座、回转塔身、塔顶联接耳板等，通常在复合受力最大处。 如果机构启动和制动过猛、越级换速、反车作紧急制动，使塔机钢结构增大冲击力，过大的惯性可导致塔机钢结构的焊缝开裂，处理不及时，会引发较大的危险事故。在浙江某工地的qtz31．5塔机，由于司机操作不当，起升机构启动过猛，并且超载工作，使塔

机前后摆动很大，使塔机上支座内的筋板全部开裂，幸亏发现得早，及时处理，未发生重大事故。 1．3变形 包括局部弯曲变形和扭曲、偏心。根据金属结构检验要求，杆 件沿全长纵向轴线的直线度公差为1／750；使用中主弦杆变形量应 不大于3‰～5‰；腹杆变形量不大于2～4mm；杆件连接螺栓孔距误差不超过装配间隙的1／2；且螺孔的圆度误差不超过装配间隙的l ／2；当超过上述范围即视为变形。变形原因有：①由于碰撞、敲打 等原因，造成钢结构局部弯曲变形；②由于连接螺栓松动，使得螺 孔磨损成椭圆，造成各节臂、杆件之间偏心产生附加弯曲力矩；③ 误动作造成钢结构意外碰撞变形．如操作机构失灵使吊臂失控后仰，与塔身相撞会引起严重变形；④长期超载使用，使钢结构产生屈服 变形(永久变形)。 如顶升时不注意调整上部结构的平衡，没有将顶起部份的重心 落在顶升油缸上，使顶部结构失去平衡乃至重心偏移较大，爬升架 的导轮对标准节主弦杆的压力太大，使塔身主弦杆发生弯曲变形， 塔机钢结构产生失稳而造成事故。

塔式起重机的静力学分析

塔式起重机结构的静力学分析 摘要：强度和振动特性是设计塔式起重机的金属结构的重要指标。文章从有限元的基础理论出发,利用ANSYS软件,对塔式起重机进行静力学分析,获得了其应力应变结果,比较了三种典型的工况,指出了极限吊重情况下静态极限强度的位置,并分析了塔式起重机的振动频率和振型,为研究塔式起重机的其他动力响应提供了依据。

关键词：塔式起重机静力学分析有限元 ANSYS 引言：塔式起重机（tower crane）简称塔机，亦称塔吊，起源于西欧。动臂装在高耸塔身上部的旋转起重机。作业空间大，主要用于房屋建筑施工中物料的垂直和水平输送及建筑构件的安装。由金属结构、工作机构和电气系统三部分组成。当起重臂架绕塔式起重机的回转部分作360°回转、吊重载荷沿起重臂架运行并升降时以及由于驱动控制系统电机抖动等原因，都会使塔式起重机引起振动。在此情况下，吊重荷载等动荷载对塔式起重机结构所引起的内力和变形，要比同样大小的静荷载所引起的大，有时甚至大得多。由于塔式起重机结构及构件承受的动荷载一般都很大，而且加载次数较为频繁，更容易产生疲劳破坏。作为大型设备,塔机的工作特点是根据建筑需要将物品在很大空间内升降和搬运,属于危 险作业。目前,在建筑施工中,由塔机引起的人员伤亡和设备事故屡禁不止,重大事故发生率居高不下。 塔机的强度和振动频率是影响塔机寿命和稳定性的重要因素，因此对塔式起重机进行静力学和振动的研究是十分要必要的。本文利用有限元分析软件ＡＮＳＹＳ对塔式起重机ＱＴＺ630进行建模，分析了三种加载在塔式起重机上的 典型的工况，得出了塔式起重机在三种工况下的静力学应力和应变云图，找出塔式起重机各个工况下的危险位置，为其塔机的改进提供参考。提取出塔机的前５阶振动模态，为其他动力学响应提供研究依据。 1.塔式起重机的结构及性能参数 1.1塔式起重机的结构 塔式起重机主要由机械部分、金属结构和电气三大部分组成。 机械部分主要是指起升机构、运行机构、变幅机构、回转机构、行走机构、架设机构等等，这些机构根据工作需要或有或无，但起升机构是必不可少的。 金属结构是构成起重机械的躯体，是安装各机构和支托它们全部重量的主体部分。金属结构主要由门架、塔身、其中避、塔顶与塔顶撑架、平衡臂、转台等组成，其中门架是起重机的基础，所有物机和压重均装于其上。门架由两个侧架和一个长方形平台组成。塔身结构也成为塔架，是塔式起重机结构的主题，主要指自底架以上的垂直塔桅部分，它支撑着塔式起重机上部结构的全部重量，并将其转至底架和台车，进而分布给轨道基础。 电气是起重机械动作的能源，各机构都是单独驱动的。 在结构的力学分析中，主要分析塔身、塔臂和塔顶的杆件受力。 1.2性能参数 起重能力：Rmax =50 m ，Q =1.2 t R=2~15.44 m ，Q=5 t 起升速度： 100/80/50/40/5 m/min 回转速度： 0.6/0.4 r/min 变幅速度： 45/16 m/min 2.创建塔式起重机的有限元模型 塔机的金属结构主要包括塔顶、起重臂架、平衡臂、变幅小车、吊钩以及上下转台等组成．根据塔机设计规范的规定，建立塔机结构几何模型过程中，忽略结构阻尼，不考虑非线性关系和过渡圆角．为了有限元建模更加合理，应考虑：模型能全面准确地反映塔机结构特点；模型受力应与塔机在工作时外载荷作用

结构优化设计大作业(北航)

《结构优化设计》 大作业报告 实验名称: 拓扑优化计算与分析 1、引言 大型的复杂结构诸如飞机、汽车中的复杂部件及桥梁等大型工程的设计问题，依靠传统的经验和模拟实验的优化设计方法已难以胜任，拓扑优化方法成为解决该问题的关键手段。近年来拓扑优化的研究的热点集中在其工程应用上，如: 用拓扑优化方法进行微型柔性机构的设计，车门设计，飞机加强框设计，机翼前缘肋设计，卫星结构设计等。在其具体的操作实现上有两种方法，一是采用计算机语言编程计算，该方法的优点是能最大限度的控制优化过程，改善优化过程中出现的诸如棋盘格现象等数值不稳定现象，得到较理想的优化结果，其缺点是计算规模过于庞大，计算效率太低;二是借助于商用有限元软件平台。本文基于matlab软件编程研究了不同边界条件平面薄板结构的在各种受力情况下拓扑优化，给出了几种典型结构的算例，并探讨了在实际优化中优化效果随各参数的变化，有助于初学者初涉拓扑优化的读者对拓扑优化有个基础的认识。

2、拓扑优化研究现状 结构拓扑优化是近20年来从结构优化研究中派生出来的新分支，它在计算结构力学中已经被认为是最富挑战性的一类研究工作。目前有关结构拓扑优化的工程应用研究还很不成熟，在国外处在发展的初期，尤其在国内尚属于起步阶段。1904 年Michell在桁架理论中首次提出了拓扑优化的概念。自1964 年Dorn等人提出基结构法，将数值方法引入拓扑优化领域，拓扑优化研究开始活跃。20 世纪80 年代初，程耿东和N. Olhoff在弹性板的最优厚度分布研究中首次将最优拓扑问题转化为尺寸优化问题，他们开创性的工作引起了众多学者的研究兴趣。1988年Bendsoe和Kikuchi发表的基于均匀化理论的结构拓扑优化设计，开创了连续体结构拓扑优化设计研究的新局面。1993年Xie.Y.M和Steven.G.P 提出了渐进结构优化法。1999年Bendsoe和Sigmund证实了变密度法物理意义的存在性。2002 年罗鹰等提出三角网格进化法，该方法在优化过程中实现了退化和进化的统一，提高了优化效率。目前常使用的拓扑优化设计方法可以分为两大类：退化法和进化法。结构拓扑优化设计研究，已被广泛应用于建筑、航天航空、机械、海洋工程、生物医学及船舶制造等领域。 3、拓扑优化建模（SIMP） 结构拓扑优化目前的主要研究对象是连续体结构。优化的基本方法是将设计区域划分为有限单元，依据一定的算法删除部分区域，形成带孔的连续体，实现连续体的拓扑优化。连续体结构拓扑优化方法目前比较成熟的是均匀化方法、变密度方法和渐进结构优化方法。 变密度法以连续变量的密度函数形式显式地表达单元相对密度与材料弹性模量之间的对应关系，这种方法基于各向同性材料，不需要引入微结构和附加的均匀化过程，它以每个单元的相对密度作为设计变量，人为假定相对密度和材料弹性模量之间的某种对应关系，程序实现简单，计算效率高。变密度法中常用的插值模型主要有:固体各向同性惩罚微结构模型(solidisotropic microstructures with penalization，简称SIMP)和材料属性的合理近似模型(rational approximation ofmaterial properties，简称RAMP)。而本文所用即为SIMP插值模型。

塔式起重机基础知识

塔式起重机基础知识 ?（二）主要用途?主要用于起升高度大，作业半径大的工业、民用建筑施工，以及电站、水利、港口、造船等施工作业。?（三）分类?1.按回转支承位置分?上回转塔机 ?下回转塔机?2.按变幅方式分主要有?（1）小车变幅式 ?（2）动臂变幅式 ?3.按安装方式分?（1）快速安装式（下回转式） ?（2）非快速安装式（上回转式）?4.按底架固定情况分?（1）固定式 ?（2）轨行式?5.升高方式分?（1）自升式 ?（2）固定高度 ?自升式 ? （1）附着式（2）内爬式 四）塔机参数基本参数及定义塔机参数包括基本参数及主参数。基本参数共1１项，其名称及定义示于表1. 表1 塔机基本参数及定义（据GB5031-1994） 1.幅度塔机空载时，塔机回转中心线至吊钩中心垂线的水平距离 2.起升高度空载时，对轨道式塔机，是吊钩内最低点到轨顶面的距离；对其他型式起重机，则为吊钩内最低点到支承面的距离。 3.额定起升载荷在规定幅度时的最大起升载荷，包括物品、取物装置（吊梁、抓斗、起重电磁铁等）的重量 4.轴距同一侧行走轮的轴心线或一组行走轮中心线之间的距离 5.轮距同一轴心线左右两个行走

轮或左右两侧行走轮组、轮胎或轮胎组中心径向平面间的距离 6.起重机重量包括平衡重、压重和整机重7.尾部回转半径回转中心线至平衡重或平衡臂端部最大距离8.额定起升速度在额定起升载荷时，对于一定的卷筒卷绕外层钢丝绳中心直径、变速挡位、滑轮组倍率和电动机额定工况所能达到的最大稳定起升速度。如不指明钢丝绳在卷筒上的卷绕层数，既按最外层钢丝绳中心计算和测量9.额定回转速度带着额定起升载荷回转时的最大稳定转速10.最低稳定 速度为了起升载荷安装就位的需要，起重机起升机构所具备的最小速度11．工作级别分为Ａ１～Ａ６所谓公称起重力矩是指起重臂为基本臂长时最大幅度与相应额定起重量重力的乘积。?按作用和工作性质区分，塔式起重机一般由下列部分组成：?1.结构?由底架、塔身、回转支座、塔顶、平衡臂、吊臂、司机室、梯子与平台、顶升套架和横梁部分组成。?2.机构?由起升机构、回转机构、变幅机构、运行机构、架设机构、液压机构等部分组成。?3.电气?由电源、电线与电缆、控制与保护、电动机等部分组成。?4.安全装置?由超载限制器、行程限位器、安全止挡和缓冲器、应急装置、非工作状态安全装置、环境危害预防装置等部分组成。 5.附属装置?由配重与压重、基础与轨道、拖运装置、附着框架及连杆、内爬框架、排绳与拖绳装置、电缆卷筒、检修装置等部分组成。?这些组成部分中，1、2、3、4中的大部分是任何类型的塔式起重机都必须具备的5的部分，则因塔式起重机的类型和用途不同而配置。而且其中的有些部分应由用户自行准备，如配重、压重、轨道、基础、

经济发展产业结构优化分析

经济发展产业结构优化分析 【摘要】我国产业结构调整对稳定经济发展、实现经济可持续发展有着重要的意义。当前，中国政府在注重经济发展的同时，提出了加快产业机构调整步伐，实现产业结构调整与经济发展之间的和谐建设，这是经济发展新常态下的一个关键点。如何通过有效的产业结构来促进经济的持续发展是进行产业结构调整的初衷。鉴于此：本文将重点分析，在经济发展新常态下产业机构优化与经济发展间的关系，以及该符合对产业结构进行具体的优化，从而稳定我国经济的良好发展。 【关键词】经济新常态；产业结构；优化 优化产业结构是经济发展新常态最为重要的内容之一，因此，实现产业机构的优化发展，才是实现经济新常态发展的关键举措。一直以来，中国的产业结构就存在不合理的问题，在改革开放以前，中国的产业结构主要以第一产业为主，而随着经济的不断发展，以及社会形态的不断完善，第三产业增速较快。如何才能够实现三个产业间的协调发展、互补发展、共同发展是优化产业结构调整的关键点。产业结构的优化是实现我国经济平衡发展、稳定发展、持续发展的内在需求和保障。因此，加快推进产业结构优化对中国的经济建设具有深远的意义。 1探讨分析优化产业结构对中国经济发展的重要价值 1.1优化产业结构有利于实现中国经济的可持续发展。之所以说优化产业机构有利于实现中国经济的可持续发展，是因为中国经济的发展离不开三个产业的共同支持。如果三个产业的发展不协调、比例不得当，那么必然会造成经济发展的不平衡，从而不符合中国经济的可持续发展要求。这就像是一支篮球队样，一共有5名球员在场上比赛，如果有一名球员的能力水平与其他4个人差距较大，那么他就是最弱的一个环节，同样将是会被对方主要针对的点，很容易让对方在他身上来进行得分。所以中国经济想要实现可持续发展，三个产业必须要协调共同发展进行才行。而进行产业结构优化所要做到的正是协调、平衡三个产业的发展，符合经济可持续发展的内在要求。1.2优化产业结构有利于资源的合理利用，促进经济发展。经济的发展和资源的利用效率之间是成正比的，当资源利用效率越高，经济发展水平也就越高。通过优化产业结构，有利于将各资源在各产业中进行合理的分配，提高利用效率，避免对资源的浪费。而资源的利用效率提高了，

塔式起重机发展现状及前景

塔式起重机发展现状及前景 大为缩小，并成为生产和使用的大国，但在总体结构、性能、质量等方面与国外比还存在一定问题。如产品结构不合理我国至今累计生产了近十万台塔式起重机，但是型号还达不到40种，绝大部分型号大同小异，原因之一是技术法规限制了产品的开发。产品技术性能含金量不高塔式起重机是建筑机械唯一可移动垂直运输工具，其技术性能高低不仅关乎工程进度，各关系着安全生产。 目前，我国塔机性能基本处于八、九十年代机械化水平，与现代智能化、数字化控制技术还有很大差距，跟不上市场的需要。代表当代塔机技术性能的全无级调速，PLC控制在发达国家中以十分普遍而我国目前充其量在2%；发达国家已批量生产，运行状态实现了全参数监控与故障诊断的智能型塔机，而我国刚刚启动，可以说还是空白，诸如在实验手段上，多数企业不具备对原材料的预处理和配套件的进厂检验能力；在配套件生产上，企业多，品种重复，生产质量差。特别是液压件、电器件等不过关，直接影响到主机的质量和可靠性等。国外塔式起重机现在的发展方向和特点： 1.国外塔机品种型号更新快 当今国外塔机生产企业非常关注国际塔机市场动态，不断总结经验，改进产品设计及时推出适销对路的新产品。如法国Potain公司推出的matic MD系列和MR系列。德国Liebheer公司推出的EC-H系列和HC-L系列。 2.重视发展下回转自行架设、整体施运的塔机 20世纪末，在许多国际建筑机械博览会上参展的塔机约60%属于此类塔机，在国外建筑工地上，也常见到此类塔机，该类塔机技术在国外已不断创新，不断提高。例如法国Potain公司的GTMR系列，德国Liebheer公司的20ES塔机。3.发展城市型塔机，不忽略上回转动臂式自升式塔机 所谓城市型塔机，就是一种上回转快装塔机因其起重量大，自重较轻适于狭窄场地施工的起重机。 4.大量采用新技术 国外塔机，除上述在性能参数及结构功能等方面不断创新、不断提高外，其他方面也大量采用新技术，淘汰老产品。如法国Potain公司，在不少塔机产品上已采用了调亚无级调速和调频无级调速等调速方案。丹麦Croll公司，采用可

关于优化师资结构调研报告

关于优化师资结构、提高乡村教育质量 调查与思考调研报告 一、学校基本情况。 **小学现有教师20人，现有教师21人，其中中小学高级教师3人，中小学一级教师14人，中小学二级4人。本科18人，大专1人。50岁以上4人，40岁-49岁7 人，30岁-39岁8人，20岁-29岁2人。 二、师资结构现状分析。 1.教师队伍的专业结构不完全合理。音乐、体育教师和英语教师缺乏。师资短缺造成开课困难，师资短缺，开不齐课程。教师教学负担重，一名教师代课好多门学科。 2.教师年龄结构不合理，教师老龄化严重，缺少年轻教师。由于教师老龄化、教师教学能力不达标。年纪大的教师对新事物、新理念、新方法接受较慢，教学能力大多已不能跟上时代的步伐。 3.经费的制约，教师得不到有效培训，教师专业素质差，教学理念和方法落后，影响着教师队伍建设质量的提高。 4.学校在加强对青年教师的工作积极性的调动，工作热情的激发上制度不够完善、措施不够得力。 5.教师的最终学历大多通过在职教育获得，教师的业务能力不强。 6.师资配备标准不合理。教师短缺的一个重要原因在于按照师生比的标准。对于大规模完全小学来说，这个标准是可行的。

但是，对于小规模村小来说，如果严格按照师生比的标准定编肯定会导致教师数量不足。 三、优化师资队伍结构的建议。 1.专门制定小规模村小教师队伍建设标准框架，设立分层分类菜单。 2.加强培训，加强学校英语、音体美等师资紧缺学科教师的培训。加快信息化建设，全面提升乡村教师信息技术应用能力。 3.改革师资调配体制，加强教师流动。 4.改善职业环境，吸引更多优秀人才投身乡村教育事业。进一步提高乡村教师生活待遇和社会地位。 5.调整农村中小学布局，就近合校，尤其是小规模学校，学生少，造成教师资源的浪费。合校有利于优化师资队伍，充分利用现有的教师资源。

建筑塔式起重机的故障分析和结构改进方法

建筑塔式起重机的故障分析和结构改进方法 摘要：经济的不断发展，加速了城市化的进程，建筑工程的需求量也逐年攀升。高层建筑日益增多，塔式起重机由于可以显著提高工程质量、缩短工期，已成为 建筑活动过程中不可缺少的重要物质条件。近年来，由于塔式起重机租赁市场发 展迅速，出现了以租赁代替维修、维修与保养，忽视了服务质量；使用方管理制 度不健全，维修与保养不及时、不到位，也是引发事故的主要原因；同时，塔式 起重机自身体积大、重量大、技术要求高、危险性大，从业人员业务素质偏低， 从而导致了不少机毁人亡重大安全事故的发生，严重威胁了人民生命安全，给国 家财产造成了重大损失。本文就建筑塔式起重机的故障分析和结构改进方法展开 探讨。 关键词：塔式起重机；故障诊断；改进方法 引言 起重机电气故障不但会延误工期，影响整个工程的生产效率，甚至会危及工 作人员的人身安全。因此，了解常见的起重机电气故障原因，掌握一些解决起重 机电气故障的方法就显得非常有必要。 1桥式起重机电气故障分析 1.1起重机电气故障的分析 （1）转子电阻被破坏。转子电阻是起重机中的重要部分，一旦被烧坏，那么就会使得转子回路之间的断性开路闭合运行，引发严重的后果。一般情况下，电 阻运行的温度过高，也会造成电阻烧坏。在起重机运行的过程中，必须不停的打 开电气设备，又关闭电气设备，每次打开和关闭都会造成温度升高，同时使得转 子的回路发生问题，转子电阻被烧坏。（2）凸轮控制器出现问题。需要注意的是，在起重机运行的过程当中，两台电动机不能在同一时间运行，因为两台电动 机都是由同一台凸轮控制器来进行控制的，控制器通过两个触点可以使电机开始 运转，但是却会出现凸轮触点被烧坏的情况，一旦被烧坏，档位就会出现不准确 的现象。两个触点没有在同一个时间段内闭合，也就不能在进行正常的调整。在 这样的情况下，凸轮控制器会不断的磨损，甚至会烧坏电机。（3）转子线的搭 配错误。工作人员在操作的过程当中，时常将转子线的顺序搭错，一旦顺序错误，那么在起重机运行的时候，电动机的转子中的电流就会发生变化，这样就降低了 电机的使用寿命。因此，不能将转子线的顺序搞错。 1.2非电气故障分析 非电气故障引起电机烧坏的原因主要有操作不当和机械磨损。操作人员不按 规定，长时间使起重机处于工作状态，电动机超负载运行时间过长，使得电动机 被烧坏；另外由于起重机本身的机械磨损也可能使电机超负载运转，进而烧坏电机。 2塔式起重机故障诊断的方法 从出现诊断塔式起重机的故障开始到现在约有40年的历史了，这期间产生了不少的理论，但总的来说，主要的诊断方法一共有三类：（1）通过解析模型的 故障诊断法。这类方法又包含了状态估计法、等价空间法和参数估计法。这类诊 断方法的关键之处就是建立从征兆域至故障域映射的精确数学模型，但塔式起重 机由于结构复杂，并不十分适用于此类故障诊断方法。（2）通过识别模式的故 障诊断法。不同的故障类型具有不同的故障特征，也具有不同的故障状态和故障 特征样本，通过匹配就能够识别出正确的故障类型。通过识别模式判断故障类型

阳光城集团项目结构优化报告0518

兰州阳光城?林隐天下六期项目二号组团结构咨询报告 北京同创嘉业建筑设计有限公司 2018年05月

目录 一、概述 二、主要咨询工作内容 三、墙、剪力墙、基础配筋原则 四、车库顶板和底板结构选型的经济性分析 五、住宅结构计算模型调整意见 六、车库计算模型咨询意见 七、住宅结构施工图咨询意见 八、车库结构施工图咨询意见 九、楼梯、节点施工图咨询意见 十、总结

林隐天下六期项目二号组团结构咨询报告 一、概述 1．任务来源 受阳光城集团兰州梨花岛置业有限公司的委托，由北京同创嘉业建筑设计有限公司负责张林隐天下六期项目二号组团结构优化工作。 2.工程概况 本项目由阳光城集团兰州梨花岛置业有限公司开发。位于甘肃省兰州市皋兰县什川镇，总建筑面积为61984.91㎡；塔楼地上4、9层，无地下室，采用剪力墙结构，抗震等级为三、四级；车库地下一层，采用框架结构； 本工程抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度为0.15g，设计地震分组为第三组，特征周期为0.45s，多遇水平地震影响系数最大值为0.12；场地类别为二类；结构阻尼比为0.05。车库采用的框架结构，地下室抗震等级为四级。 3.主要编制依据 1)和业主签订的设计咨询合同； 2)由甘肃省建筑设计研究院于2018年02月2编制的地质勘察报告《兰州林隐天下C2地块 二组团项目工程岩土工程勘察报告（详细勘察）》(2018-012)； 3)甘肃省建筑设计研究院提供建筑与结构各阶段的图纸及结构计算模型及相关计算书等； 4)国家和地方相关的规范和规程； 5)我司各阶段的结构设计工作内容和资料整理； 二、主要咨询工作内容 在本项目结构设计管理和结构设计优化服务工作过程中，我司结构工程师秉承“专业创造价值”的企业精神，以业主为本、实现项目利益最大化为服务宗旨，通过精细化和专业化的结构设计优化工作，在满足建筑功能、效果以及结构安全的前提下全力争取做到结构各项经济指标更加经济节省。 根据我司项目优化流程及本项目设计优化内容，本项目主要优化工作如下：

谈谈塔式起重机的主要构造及功能

谈谈塔式起重机的主要构造及功能 塔式起重机的品种、型号、规格很多，但从回转支承的方式上区分，可分为上回转塔机和下回转塔机。这两类塔机的整机功能、适用范围和受力性能差别很大，尤其是金属结构的受力性能差别很大，因此要重点分别介绍。至于几大工作机构基本相同，则放在后面分节介绍。 第一节上回转塔式起重机的构造及特点 上回转塔式起重机是回转支承在塔身顶部的起重机，尽管设计型号有各种各样，但其基本构造大体相同。整台的上回转塔机主要由金属结构、工作机构、液压顶升系统、电气控制系统及安全保护装置等五大部分组成。每一部分又多个部件。在这里我们不打算去介绍各种型号塔机的具体构造，只抓住其基本组成及部件的作用和特点作典型介绍。 塔机的金属结构是整台塔机的支撑架，其设计制作的好坏，直接关系到整台塔机的使用性能和使用寿命，也关系到建筑工地生命财产的安全，因而金属结构是塔机的关键组成部分。金属结构的设计计算是一个很复杂的过程，它涉及到负载计算和承载能力分析，不是简单介绍一些公式所能凑效的。本书是介绍塔机应用技术，故不过多解释计算方法。 上回转塔机的金属结构主要包括：底架、塔身、回转下支座、回转上支座、工作平台、回转塔身、起重臂、平衡臂、塔顶、驾驶室、变幅小车等部件。但自升式塔机还要加爬升套架、内爬式塔机还要加爬升装置，行走式塔机要增加行走台车，附着式塔机要加附着架。这些增加的装置大多也以金属结构为主。图2-1为一台既有顶升、又有行走台车的上回转塔机，可以作为典型的构造示意图。

1.底架

2、塔身

3、回转塔架系统

4、起重臂

6、顶升套架

塔式起重机动态结构分析和研究

塔式起重机动态结构分析和研究 发表时间：2018-03-23T11:31:21.503Z 来源：《基层建设》2017年第34期作者：朱政委谭静 [导读] 摘要：塔式起重机作为一种间歇式工作机械，研究其动态特性方法，可以更好的对其进行动态设计，提高塔机的耐用程度，改善其工作性能。 中国建筑第七工程局有限公司 450004 摘要：塔式起重机作为一种间歇式工作机械，研究其动态特性方法，可以更好的对其进行动态设计，提高塔机的耐用程度，改善其工作性能。文章阐述了动载系数法、有限元法、模态分析法、动态子结构的模态综合法、建立少自由度模型法和子空间迭代法6种塔机动态特性分析的主要方法，概述了其国内外应用研究进展，分析了各种研究方法的优势及存在的问题，展望了塔式起重机动态特性的研究方向。 关键词：动态特性；模态分析法；动态子结构的模态分析法；有限元法；动载系数法 塔式起重机（以下简称塔机）是一种经常启动、制动和具有复杂的耦合运动的机械。在启动、制动和进行耦合运动时，机构和结构将承受强烈的冲击振动。准确描述和精确计算塔机结构体系在外激励下的动态过程，从而为塔机的设计、生产提供理论上和实践上的指导，对于塔机的经济性和安全性都具有非常重要的意义。然而，长期以来，在塔机设计中，一般仅用动载系数来考虑这种动态效应。实践证明，应用动载系数虽然简单，但在某些较复杂的情况下，用它计算的构件应力与实际应力相差较大。为了精确计算塔式起重机的动载荷，近年来很多研究人员在这方面做了许多工作，本文在总结这些研究成果的同时，指出存在的问题与不足，并探讨进一步的研究方向。 1.塔机动态特性的研究方法 1.1动载系数法 在塔机结构设计时常采用动载荷系数法来计算塔机结构在工作时所受到的动载荷，即用动载荷系数与静载荷的乘积作为等效动载荷。可见动载系数法是建立在静力计算的基础上研究动载荷的方法，因而其实质上仍是静态设计方法。 1．2有限元法 有限单元方法是在变分原理的基础上发展起来的一种数值近似解法，也是借助计算机技术迅速发展起来的求解大型结构的有效方法。其研究思想是将研究对象原本连续的求解区域离散为一组数量有限且按一定方式相互联结在一起的单元。由于单元能按照不同的联结方式组合，且单元本身又有不同形状，因而可以模拟成不同几何形状的求解小区域；然后借助于力的平衡条件，通过比较简单的数学函数来呈现单元两端节点与单元位移参数之间的关系，解出函数便可得到各个单元及节点的位移及应力，同时也可以对单元的弹性和惯性等进行分析，进而逼近整体的求解问题。这种先化整为零，进而集零为整的过程就是有限单元法的基本思路。 1.3动态子结构的模态分析法 动态子结构法是按工程观点或结构的几何轮廓，并遵循某些原则要求，把完整结构人为地划分为若干部件。在此基础上先对自由度少得多的个别子结构进行动态特性分析，后经由各种方案（如固定界面法），将从这些子结构中得到的重要模态信息（主要是低阶的模态信息）保存下来，以综合成里兹基，最后求出完整结构的主要模态特性。动态子结构的模态分析法通过计算小尺寸特征值问题来替代直接解大型特征值问题，并能保证完整系统主要模态的精度。 2.塔机动态特性研究现状 （1）从研究对象来讲，对动臂变幅塔机研究较多，而对小车变幅塔机研究较少。动臂变幅塔机与小车变幅塔机两者的结构型式不同，操作规程不同，计算工况不同，动载荷表现自然也不同，不能用动臂变幅塔机的研究结果来描述小车变幅塔机的动载特点；（2）从研究方法来讲，有三方面不足：第一，在建立模型、确定计算工况和施加激振载荷方面，多简化在二维平面进行，没有按实际情况建立三维计算模型，没有考虑变幅和回转动载荷的影响；第二，多应用单一方法进行动态分析，正如前面所分析的，每种方法都存在一定的缺陷，若多种方法结合使用，则能相互弥补不足，提高计算的可靠性；第三，多应用传统方法进行分析，柔性多体系统动力学等前沿学科应用较少；（3）从研究过程来讲，多为单向研究，缺少从认识到实践的反复过程。某些研究虽取材于工程实际，但没有返回去为工程实际服务，失去了研究的真正价值。 3.起升工况的动态响应分析 利用ALGOR软件对塔机的起升工况进行动态响应分析。起升是塔式起重机主要工况之一，塔机正常起升工作状态包括上升启动，稳定上升，上升制动，下降启动，稳定下降和下降制动六个阶段。其中上升启、制动及下降启、制动为非稳定运动状态。由于塔机系统具有质量和弹性，因此在非稳定运动阶段，吊重会产生动载荷。这就使起重臂结构上的载荷成为变动载荷，在此动态载荷激励下，起重臂结构产生振动，结构中应力为交变动应力。在求得塔机系统的固有频率、固有振型后就可以用直接积分法中的Wilson-Q法求解，因为Wilson-Q法无条件稳定，具有二阶精度，在高阶模态具有可控的算法阻尼。当图1为吊重作加速离地上升运动时起重臂分别在x、y和z方向的位移响应，在每个图中给出了起重臂在0.15s～1.5s的时间范围内10个时刻的响应。其中图1c中所示的起重臂在垂直方向的位移，最大值达到了620mm；根据现场测试的记录，吊重作加速离地上升运动时的起重臂的最大位移量在600mm～700mm范围；计算值在测试值的范围之内，这说明所建立的模型是合理的，用有限元方法所计算出的结果是令人可信的。而且在各位移量中，z方向位移起主要作用，说明弯矩的影响是主要的，应重点考虑。x方向位移是由起重臂上各结构偏心产生的扭矩引起的，y方向位移是由塔身倾斜、z方向位移、起重臂轴向压力引起的，z方向位移是由起重臂上各结构产生的弯矩引起的，由图1可看到x方向位移在距起重臂根部22.3米、38.66米处，y方向位移在距起重臂根部18.9米处，z方向位移在距起重臂根部30.35米处，出现了正负值的变化，在计算及生产中应加以重视。 图1吊重作离地上升运动时起重臂的响应 4.塔机动态特性方法的改进和发展 有限元模型建立是应用有限元方法的关键步骤之一，模型建立的速度和准确性直接关系到有限元分析的效率和可靠性。模态力等利用有限单元法分别建立了完整的塔机杆系有限元模型和等效有限元模型，并通过两种模型对塔机的结构进行了动态特性分析，指出使用合理