港口機械結構穩定性設計研究

張允明

（營口港務集團有限公司盤錦港集團有限公司，遼寧 營口 115000）

港口的運載能力直接影響社會經濟的發展，分析我國港口運行結構可以發現，多數的機械設備均實現了智能化的發展趨勢，而港口機械設備在運行中會受到自然環境、人為因素、工況等多種因素的影響，降低了其穩定性，分析港口機械結構的穩定性，可以保障港口貿易活動的有序開展。

1 港口機械結構穩定性影響因素

1.1 氣候因素

氣候環境會在一定程度上對不同的電子設備產生影響。例如，在一些港口地區中存在著較為嚴重的污染問題，這種問題就會導致港口可視化設備出現不同程度的定位失準的問題，這些因素會直接影響港口機械設備的穩定性。而在一些沿海港口城市中，會受到沿海區域周邊地理特征以及天氣因素的影響，降低港口機械設備結構的穩定性。對此，要根據實際分析港口的具體狀況合理地選擇量化體系。

1.2 管理因素

管理因素與機械設備故障率有著直接的關系，也直接影響設備的老化程度。在一般情況下，故障率越高，則設備的穩定性則越差。分析現階段我國大部分港口機械設備的實運轉狀況，多數的設備均處于超負荷運轉狀態，這些問題也是現階段機械設備出現故障的主要因素。同時，港口設備的工作期限也是直接影響港口機械設備維護工作的關鍵。從整體上來說，現階段港口機械設備的管理與維護均處于被動管理的狀態中，工作人員在工作過程中如果出現操作性的失誤，也會直接影響機械設備的穩定運行。

1.3 工況因素

工況因素就是直接對港口機械設備工作效率產生影響的環境因素，這些因素是一種確定存在的因素，具有普遍性的特征，其主要有機械運行過程中的作用力、化學品腐蝕以及電磁因素等等。機械作用力對周邊港口機械結構的穩定性具有較為直接的關鍵性影響，同時，港口機械設備具有較大的荷載能力，工期相對較長，機械作用力的分析是一種常規性的機械設計內容，其運載對象直接影響了設備承受荷載之間的差異性，現階段較為主要的作用力主要就是沖擊力、震蕩以及離心加速等。

同時，在實踐中要重點分析港口機械設備的疲勞應力、機械作用力等因素，根據實際狀況對其系統分析。化學品腐蝕則主要就是鋁礬土以及化肥等化學物品之間的成分相對較為復雜，而不同的化學品對于不同的機械設備之間的腐蝕程度也具有一定的差異性。

2 港口機械結構穩定性設計研究

2.1 構建數學模型，確定優化結果

在優化設計中要構建數學模型，通過對設計變量的確定分析，分析目標函數以及約束條件數學化的表達方式，分析最優化的目標。

同時，要對金屬結構的主要部分主梁進行數學模型的構建與優化分析，通過遺傳算法以及粒子群算法等方式分析主梁金屬結構是否滿足結構安全性的不同需求，要保障其實現對結構應力之間均勻分布以及減小自重分析。實現對優化結果的對比分析，了解分析其目標函數的變化，保障其達到最小值。

根據實際狀況節能型優化結構的驗證分析，對比分析在移動荷載的不同工況中的剛度與擾度信息，在優化后要保障其可以滿足強度、剛度以及穩定性的設計優化要求，具有節省材料、降低成本的效果，繼而實現港口機械的數字化設計分析。

2.2 構建荷載組合以及作業工況有限元動靜態分析

通過分析軟件構建有限元模型，通過分析功能實現對機械設備機構強度以及擾度的靜態分析處理，通過相應的東塔分析處理。例如，分析橋式抓斗裝卸船的載荷組合，通過公司計算分析，根據實際工況，分析作業環境，確定荷載組合，在實踐中因為移動荷載作用主要在前大梁端梁位置，因此，要分析金屬結構的自重荷載，分析起身荷載等因素，無須分析風荷載。

在有限元的靜動態分析中，在處理靜態分析過程中，主要及時對靜力學強度與擾度兩個安全性的指標進行分析。在金屬結構的動態分析上則主要就是對其模態分析，通過對特征值分析確定具體的結構振動特性，通過卸船機金屬結構對其進行動態的模型分析，避免出現結構共振等問題，進而了解在不同類型中的動力荷載響應，為其他動力學分析中的估算求解控制性的參數。

2.3 基于人工神經網絡荷載仿真分析

基于人工神經網絡進行荷載仿真，在港口結構玩的設計過程中就要確定對應的荷載普，通過仿真法與實測法兩種方式進行處理，這樣可以避免實測法造成的資金與人力的損失，縮短周期也提升了數據利用效率；也有效地避免了全部通過仿真法而造成現實與理論上的脫節問題，進而避免誤差問題，

提升監測結果的精準性。因此，荷載仿真技術通過將實測法與仿真法的有效融合，可以通過對港口機械機構的危險位置的實測，實現將應力時間歷程作為網絡神經的訓練指標，構建人工神經網絡荷載仿真模型系統。

同時，網絡仿真模型中構建人機械設備幅度以及具體的結構尺寸等要求，通過對應的應力時間歷程可以計算獲得仿真結果，通過機械專家對實測結果的綜合性分析，通過此種方式可以有效地降低實測的工作量，進而提升仿真測量的精準性，為運載工作的穩定開展奠定了基礎。

2.4 基于反求工程與優化方法的可靠性設計分析

港口機械結構穩定性設計的關鍵就是基于反求工程與優化方法的可靠性設計分析，在設計過程中，要對機械長寬高與壁厚等作為主要的參數進行測量分析。在設計中要基于規范要求，根據工程結構制造需求，通過將方差限定值比例設置為一組不獨立的變量，將實際的獨立變量控制在4個范圍中，再綜合分析方差等問題，進而有效地進行優化合計分析。

分析可靠度與截面積，將其作為最大的優化目標函數可以有效地避免為了追求可靠性而缺乏對經濟性問題的分析，此種方式就是經濟可靠度。港口機械機構的穩定性直接關系到港口經濟利益，直接影響了港口工作人員人身安全，通過專業的部門進行機械結構的穩定性分析，對其重點研討，有效地解決發生的故障問題，根據實際狀況對其進行優化處理，基于港口機械設備的實際狀況系統分析，改良機械設備的抗腐蝕性能，提升力學性能，可以在根本上提升港口工程質量，保障各項工作有序開展。

2.5 重視設備改造與維修管理

在實踐中，要明確技術改造與維修是兩項獨立的工作模式，通過有效的技術改造可以提升設備的性能，完善設備功能，增強設備的原廠技術性能，在根本上提升設備的技術能力與水平。通過先進的技術手段可以更新機械設備，進而達到提升設備技術能力的目的與要求。

通過合理的維修管理，可以為技術的合理應用提供基礎性的保障，在港口機械設備的維修過程中，其最為關鍵的目的就是保障設備的穩定運行，保障其可以滿足不同的生產需求。合理的維修工作，具有較為顯著的差異性，在時間中要根據不同設備的不同類型，基于實際要求制定科學合理、有規劃的維修內容，在實踐中逐步有效地落實各項目標與計劃，維修工作要在保障經濟合理地基礎上，為機械設備提供專業化的技術性服務，在實踐中要根據實際需求做好技術分析，根據實際狀況定期的進行設備的狀態檢查分析。

2.6 系統調試

PLC是系統調試的重要手段，通過自動化控制系統進行港口機械的應用分析，通過系統傳送裝置的設置，基于特定的步驟對其進行調試處理，調試確定的控制隊形，隨機選擇PLC型號，確定硬件電路以及軟件的設計后，對其進行在線的模擬測試分析，要及時對不符合要求的內容進行有序的調整以及檢修控制。

3 結語

港口是我國對外貿易的壁壘，加強對機械設備的管理與控制，提升港口機械結構的穩定性，可以提升港口的經濟效益。分析港口機械結構的穩定性，根據實際狀況將影響港口機械結構穩定性的主要因素作為重點研究對象，綜合各項因素，有效地解決在傳統設計中存在的缺陷問題，可以通過科學的方式合理設計，進而為港口機械設備的穩定作業奠定基礎。