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司机—起重机—轨道/温度系统动力学建模方法与应用研究

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司机—起重机—轨道/温度系统动力学建模方法与应用研究
论文目录
 
中文摘要第1-7页
ABSTRACT第7-10页
符号和术语表第10-19页
第一章 绪论第19-37页
  1.1 研究背景及意义第19-20页
  1.2 起重机系统动力学研究现状第20-23页
    1.2.1 起重机动态分析第20-21页
    1.2.2 移动力与移动质量作用下动力学分析第21-23页
  1.3 人体振动分析研究现状第23-30页
    1.3.1 振动引起的人体疲劳损伤研究第23-24页
    1.3.2 人体生物力学模型第24-27页
    1.3.3 舒适性评价方法第27-30页
  1.4 环境因素对起重机的影响第30-32页
    1.4.1 轨道缺陷第30-31页
    1.4.2 温度场第31-32页
  1.5 课题来源与以往研究的不足第32-33页
    1.5.1 课题来源第32页
    1.5.2 以往研究的不足第32-33页
  1.6 本文主要研究内容第33-37页
第二章 机械系统动力学建模与分析理论第37-55页
  2.1 引言第37页
  2.2 动力学问题有限元法第37-40页
    2.2.1 单元动力学有限元第38-39页
    2.2.2 质量矩阵第39-40页
    2.2.3 阻尼矩阵第40页
  2.3 集中参数法建模第40-41页
  2.4 狄拉克函数与拉格朗日方程第41-42页
    2.4.1 狄拉克函数第41页
    2.4.2 拉格朗日方程第41-42页
  2.5 非线性多自由度系统运动方程求解与分析第42-51页
    2.5.1 振型叠加法第42-43页
    2.5.2 基于Lagrange体系的直接积分法第43-46页
      2.5.2.1 直接积分法的格式及求解稳定性第44页
      2.5.2.2 Newmark法第44-46页
    2.5.3 基于Hamilton体系的精细积分法第46-51页
      2.5.3.1 精细积分法的基本原理第47-50页
      2.5.3.2 精细积分法的稳定性分析第50-51页
  2.6 频域分析方法第51-53页
    2.6.1 傅里叶变换第52页
    2.6.2 功率谱估计(Welch算法)第52-53页
  2.7 本章小结第53-55页
第三章 轨道缺陷模型及运行冲击系数理论研究第55-73页
  3.1 引言第55页
  3.2 无焊接轨道缺陷模型建立与分析第55-58页
    3.2.1 轨道缺陷分析的必要性第55-56页
    3.2.2 车轮通过轨道缺陷过程模拟第56-58页
  3.3 轨道高低缺陷下冲击系数研究第58-63页
    3.3.1 理论方程推导第58-60页
    3.3.2 运行速度和高低缺陷大小对冲击系数的影响第60-62页
    3.3.3 高低缺陷下冲击过程分析第62-63页
  3.4 轨道间隙缺陷下冲击系数研究第63-65页
    3.4.1 理论方程推导第63-64页
    3.4.2 运行速度和缺陷间隙大小对冲击系数的影响第64-65页
  3.5 高低缺陷与间隙缺陷耦合作用分析第65-66页
  3.6 铸造起重机车轮与轨道缺陷冲击过程分析第66-68页
  3.7 运行冲击系数理论结果的实验验证第68-72页
    3.7.1 实验目的第68页
    3.7.2 测试设备及方法第68-69页
    3.7.3 测试结果第69-70页
    3.7.4 有限元计算结果第70-72页
    3.7.5 结果分析第72页
  3.8 本章小结第72-73页
第四章 司机-起重机-轨道系统动态建模与优化第73-97页
  4.1 引言第73页
  4.2 司机-起重机-轨道系统振动模型第73-78页
    4.2.1 系统模型合理性分析第74页
    4.2.2 振动模型假设第74页
    4.2.3 系统运动方程第74-78页
  4.3 人体舒适性定量评价方法第78-81页
    4.3.1 烦恼率模型第78-79页
    4.3.2 加权加速度均方根第79-80页
    4.3.3 振动强度模糊隶属度函数第80-81页
    4.3.4 烦恼率模型与ISO2631-1:2011评价一致性分析第81页
  4.4 工程计算与铸造起重机实测结果对比第81-87页
    4.4.1 不同因素对大车和人体振动的影响第81-86页
      4.4.1.1 起重机大车的运行速度第82-83页
      4.4.1.2 两种轨道缺陷大小第83-86页
    4.4.2 模型计算结果的有效性分析第86-87页
  4.5 动态优化设计数学模型第87-88页
  4.6 基于烦恼率的起重机系统动态优化第88-92页
    4.6.1 动态优化模型第88-90页
    4.6.2 优化设计方法第90页
    4.6.3 优化设计流程第90-92页
  4.7 铸造起重机动态优化工程应用第92-96页
    4.7.1 数值计算结果第92-95页
    4.7.2 计算结果讨论第95-96页
  4.8 本章小结第96-97页
第五章 基于精细积分法的人体各部位动力学响应与分析第97-117页
  5.1 引言第97页
  5.2 起重机司机非线性生物力学模型第97-100页
    5.2.1 七自由度人体模型描述第97-98页
    5.2.2 人体振动模型假设第98-99页
    5.2.3 非线性人体模型的运动方程第99-100页
  5.3 人体非线性振动分析与评价方法第100-104页
    5.3.1 人体线性振动频域分析法第100-101页
    5.3.2 人体非线性振动时域分析法第101-102页
    5.3.3 人体振动损伤评价标准第102-104页
  5.4 司机-起重机-轨道系统数学模型第104-106页
    5.4.1 二维起重机-轨道模型第104-105页
    5.4.2 人体各部位与三维起重机-轨道耦合模型第105-106页
  5.5 精细积分法在人体振动分析中的计算流程第106-107页
  5.6 工程应用第107-115页
    5.6.1 起重机运行和轨道缺陷对人体各部位振动的影响第107-110页
      5.6.1.1 大车不同运行速度下人体各部位振动响应第107-109页
      5.6.1.2 不同轨道缺陷大小下人体各部位振动响应第109-110页
    5.6.2 人体各部位位移响应与舒适性分析第110-113页
      5.6.2.1 人体各部位位移响应第110-111页
      5.6.2.2 人体各部位舒适性分析第111页
      5.6.2.3 人体各部位损伤分析第111-112页
      5.6.2.4 轨道缺陷下人体头部和盆骨功率谱分析第112-113页
    5.6.3 座椅特性对人体各部位振动影响第113-114页
    5.6.4 人体非线性因素的影响第114页
    5.6.5 模型有效性分析第114-115页
  5.7 本章小结第115-117页
第六章 考虑温度场的起重机刚柔耦合系统动态响应第117-145页
  6.1 引言第117页
  6.2 移动质量作用下的主梁动态响应物理模型第117-119页
    6.2.1 承受移动质量的简支梁振动模型第117-118页
    6.2.2 考虑吊重摆动的小车运行物理模型第118-119页
  6.3 考虑温度及司机室影响因素的起重机动力学模型第119-124页
    6.3.1 仅考虑司机室影响的动力学模型第119-124页
      6.3.1.1 系统振动描述第119-120页
      6.3.1.2 小车运行下起重机系统振动方程第120-123页
      6.3.1.3 非线性振动方程的求解流程第123-124页
    6.3.2 考虑温度及司机室影响因素的动力学模型第124页
  6.4 系统模型的有效性验证第124-126页
    6.4.1 移动质量作用下的主梁响应第124-125页
    6.4.2 吊重摆动验证第125-126页
  6.5 工程应用第126-135页
    6.5.1 起重机主梁和吊重摆角的动态响应第126-132页
      6.5.1.1 小车运行速度对起重机动态响应的影响第127-128页
      6.5.1.2 吊重质量和钢丝绳长度对起重机动态响应的影响第128-130页
      6.5.1.3 司机室相关参数对主梁动态响应的影响第130-131页
      6.5.1.4 主梁结构阻尼影响第131-132页
    6.5.2 司机室动态响应分析第132-133页
    6.5.3 非线性因素对系统振动的影响第133-135页
  6.6 温度-起重机刚柔耦合系统动力学响应第135-142页
    6.6.1 实验目的第135页
    6.6.2 实验过程第135-140页
      6.6.2.1 测试系统组成第135-136页
      6.6.2.2 试件设计第136-137页
      6.6.2.3 实验方法第137页
      6.6.2.4 实验结果分析第137-140页
    6.6.3 考虑温度场的主梁和司机室动态响应第140-142页
  6.7 各因素对主梁和司机室振动影响的对比分析第142-143页
  6.8 本章小结第143-145页
第七章 结论与展望第145-149页
  7.1 主要研究工作及结论第145-147页
  7.2 主要创新点第147页
  7.3 进一步研究展望第147-149页
参考文献第149-167页
致谢第167-169页
攻读学位期间发表的学术论文第169页
攻读学位期间完成的科研项目第169-171页
附录 A 起重机振动系统参数含义及取值第171-173页
附录 B 起重机动态优化系统方程中矩阵形式第173-175页
附录 C 人体各部位振动方程中矩阵形式第175-179页
附录 D 移动质量作用下振动方程中矩阵的形式第179页

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