论文 | 桥式卸船机撑杆风振分析及预防措施

摘 要:桥式卸船机结构中有较多的撑杆结构,且长细比较大,在大风或飓风情况下,易产生风振效应。应用流体力学知识、部态位移法和ANSYS有限元软件,结合实例分析了撑杆风振问题,提出了防风振措施。

桥式卸船机广泛使用在沿江、沿海港口码头上,其自身结构部件和整机海运中使用了较多的撑杆部件如:前拉杆、门框斜撑、后斜撑等。撑杆具有结构简单、加工难度低、加工效率高等特点。由于环境风速较大,且突发性的飓风较多,这些构件容易产生风振效应。撑管振动会对设备产生不利的作用,直接影响整机的安全。了解撑杆产生风振的原因,并将这些振动风险降低或消除,对卸船机设计者和使用者来说十分重要。1撑杆风振原理分析1.1撑杆风振原理
风流属于一种钝性流体,当遇到障碍物时,在障碍物的正面会产生正风压,侧面和背面会形成一定形式的风吸力(负风压)和旋涡。当气流沿撑杆截面方向吹动时(即垂直撑杆流动时),气流在撑杆背面重新汇集,就会在撑杆截面背后形成反向的气流旋涡,此旋涡称为卡门旋涡(Karman-Vortex)。卡门旋涡一般情况下会沿截面中心线成对称分布,如图1和图2所示,旋涡的衰减处于稳定状态,不会对撑杆产生垂直横向力;若此旋涡的分布为不规则状态且衰减处于不稳定状态,就会对撑杆产生垂立横向力,这样撑杆就会产生风振,干扰撑杆自身固有振动。若风振频率与撑杆的自身固有频率一致时,就会引起撑杆结构的共振,对整机结构产生有害影响。

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