[优秀论文]超大型岸边集装箱起重机金属结构静动态特性分析与轻量化研究.pdf

上海交通大学
硕士学位论文
超大型岸边集装箱起重机金属结构静动态特性分析与轻量化研
究
姓名:张慧博
申请学位级别:硕士
专业:车辆工程
指导教师:郭永进
20080201
上海交通大学硕士学位论文摘要
超大型岸边集装箱起重机金属结构
静动态特性分析与轻量化研究
摘要
随着国际商贸业的日益繁荣,在远洋物流中占有支配地位的集装箱运输船日
益向大型化方向发展,作为集装箱码头主要装卸设备的超大型岸边集装箱起重机
(岸桥)也获得了飞速发展。作为岸桥主体结构的岸桥金属结构,结构尺寸大,
安全性要求高。如果能将计算机辅助工程分析( CAE)技术应用于结构设计过程,
则不仅能够快速而准确的评价岸桥金属结构的强度、刚度以及基本的动态特性,
而且能够方便的进行结构优化设计。
本文应用有限元分析方法,研究岸桥金属结构在各种工况下的力学性能、屈
曲特性,以及岸桥金属结构的轻量化设计方法。本文以某型号自主研发岸桥金属
结构为实例,在分析、总结国内外岸桥金属结构有限元建模和静动态特性分析的
基础上,对岸桥金属结构几何模型进行了合理简化,构建了以梁为主体的岸桥金
属结构有限元模型;以欧洲起重机设计规范为依据,选取典型工况,采用几何非
线性有限元分析方法,对岸桥金属结构的静、动强度性能和约束模态进行了分析,
分析了主要模态振型。屈曲强度是大型结构设计过程中必须考虑的因素,本文根
据欧洲起重机设计规范,对岸桥金属结构关键部件进行了屈曲强度分析。最后根
据岸桥金属结构自身的特点,提出了以结构刚度、强度以及模态频率为约束,以
重量最小为目标函数的岸桥金属结构轻量化设计方法,并将该方法应用于某新型
岸桥金属结构的轻量化设计改进。所提出的借助 CAE 分析技术的轻量化设计方
法为岸桥金属结构轻量化设计提供了一种可以借鉴的方法。

关键词:集装箱起重机,强度,屈曲,有限元方法,轻量化
I
上海交通大学硕士学位论文 ABSTRACT
Static and Dynamic Characteristics Analysis and
Lightweight Study for the Metal Structure of Giant
Quayside Container Crane
ABSTRACT
As merce industry growing prosperity, container transport ship
which is dominant in the ocean logistics is increasingly developing in the direction of
large-scale. In the meanwhile, giant quayside container crane, as the major container
terminal handling equipment, has been rapidly developed. Metal structure being the
main structure of the cranes has large dimensions and high safety requirements.
Computer aided engineering (CAE) technology can be applied to the design process
of crane metal structure to not only fastly and accurately evaluate the strength,
stiffness and basic dynamic characteristics of the metal structure, but also facilitate the
design optimization of the metal structure.
In this paper, finite element method was employed to study the mechanical
performance under various condisitons, buckling characteristics and lightweight
design method of the crane metal structure. FE model for a certain type of giant
quayside container crane was establi