港口機械結構穩(wěn)定性設計研究

陳金德

摘要：港口的運載能力直接影響社會經(jīng)濟發(fā)展，分析我國港口運行結構可以發(fā)現(xiàn)，多數(shù)的機械設備均實現(xiàn)了智能化的發(fā)展趨勢，而港口機械設備在運行中會受到自然環(huán)境、人為因素、工況等多種因素的影響，降低了其穩(wěn)定性，分析港口機械結構的穩(wěn)定性，可以保障港口貿(mào)易活動的有序開展。

關鍵詞：港口機械;結構穩(wěn)定性設計;研究

當前港口是國際貿(mào)易中的重要交通渠道，其運載能力與企業(yè)的經(jīng)濟收益有直接聯(lián)系。我國大部分港口機械設備都已經(jīng)實現(xiàn)了自動化運行，但是由于港口機械設備自身所處的工作環(huán)境比較特殊，各種大型貨物都會在港口進行運轉，除了一些大型貨物以外，很多危險品也都經(jīng)過港口來進行運輸，因此運輸?shù)呢浧芬矔苯佑绊懙綑C械設備的穩(wěn)定性。沿海地區(qū)的空氣濕度非常大，這使得電氣設備出現(xiàn)老化程度也在不斷加快。此次主要是以危險化學品的港口裝卸設備為例，分析港口機械結構穩(wěn)定性設計?；诖?，本文針對我國港口機械設備穩(wěn)定性的相關影響因素進行系統(tǒng)的分析，并根據(jù)出現(xiàn)的問題提出相應的改進措施，這樣能夠最大程度上提升我國港口機械設備的穩(wěn)定性，更好地促進我國港口機械設備向更高層次發(fā)展。

1港口機械結構穩(wěn)定性影響因素

1.1氣候因素

氣候環(huán)境會在一定程度上對不同的電子設備產(chǎn)生影響。例如，在一些港口地區(qū)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(xiàn)不同程度的定位失準的問題，這些因素會直接的影響港口機械設備的穩(wěn)定性。而在一些沿海港口城市中，會受到沿海區(qū)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(wěn)定性。對此，要根據(jù)實際分析港口的具體狀況合理的選擇量化體系。

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。在一般狀況之下，故障率越高則設備的穩(wěn)定性則越差，分析現(xiàn)階段我國大部分港口機械設備的實際運轉狀況，多數(shù)的設備均處于超負荷運轉狀態(tài)，這些問題也是現(xiàn)階段機械設備出現(xiàn)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(xiàn)階段港口機械設備的管理與維護均處于被動管理的狀態(tài)中，工作人員在工作過程中如果出現(xiàn)操作性的失誤也會直接的影響機械設備的穩(wěn)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(chǎn)生影響的環(huán)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(wěn)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(guī)性的機械設計內(nèi)容，其運載對象直接影響了設備承受荷載之間的差異性，現(xiàn)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(jù)實際狀況對其系統(tǒng)分析，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優(yōu)化措施分析

2.1構建荷載組合以及作業(yè)工況有限元動靜態(tài)分析

通過分析軟件構建有限元模型，通過分析功能實現(xiàn)對機械設備機構強度以及擾度的靜態(tài)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(jù)實際工況，分析作業(yè)環(huán)境，確定荷載組合，在使用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，分析起升荷載等因素，無需分析風荷載。在有限元的靜動態(tài)分析中，在處理靜態(tài)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(tài)分析上則主要就是對其模態(tài)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(tài)的模型分析，避免出現(xiàn)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(shù)。

2.2構建數(shù)學模型，確定優(yōu)化結果

在優(yōu)化設計中要構建數(shù)學模型，通過對設計變量的確定分析，分析目標函數(shù)以及約束條件數(shù)學化的表達方式分析最優(yōu)化的目標。同時，要對金屬結構的主要部分主梁進行數(shù)學模型的構建與優(yōu)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(xiàn)對結構應力之間均勻分布以及減小自重分析。實現(xiàn)對優(yōu)化結果的對比分析，了解分析其目標函數(shù)的變化，保障其達到最小值。根據(jù)實際狀況節(jié)能型優(yōu)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(yōu)化之后要保障其可以滿足強度、剛度以及穩(wěn)定性的設計優(yōu)化要求，具有節(jié)省材料、降低成本的效果，繼而實現(xiàn)港口機械的數(shù)字化設計分析。

2.3基于反求工程與優(yōu)化方法的可靠性設計分析

港口機械結構穩(wěn)定性設計的關鍵就是基于反求工程與優(yōu)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(shù)進行測量分析，在設計中要基于規(guī)范要求，根據(jù)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，進而有效的進行優(yōu)化合計分析。分析可靠度與截面積，將其作為最大的優(yōu)化目標函數(shù)可以有效的避免為了追求可靠性而缺乏對經(jīng)濟性問題的分析，此種方式就是經(jīng)濟可靠度。港口機械機構的穩(wěn)定性直接關系到港口經(jīng)濟利益，直接影響了港口工作人員人身安全，通過專業(yè)的部門進行機械結構的穩(wěn)定性分析，有效的解決發(fā)生的故障問題，根據(jù)實際狀況對其進行優(yōu)化處理，基于港口機械設備的實際狀況系統(tǒng)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(zhì)量，保障各項工作有序開展。

3結語

港口是我國對外貿(mào)易的關鍵渠道，對其機械設備進行管理是義不容辭的責任和義務，而港口機械結構的穩(wěn)定性還與港口的經(jīng)濟效益相聯(lián)系。本文主要是以影響港口機械結構穩(wěn)定性的因素來作為主要的研究對象，提出的這一模型將之前傳統(tǒng)的港口機械結構穩(wěn)定性設計分析中沒有考慮到的因素也都納入其中，這也就很好地克服了傳統(tǒng)設計中存在的一些缺陷，對于提高港口機械結構穩(wěn)定性設計的準確性非常有幫助。此次還針對港口機械結構穩(wěn)定性設計的相關問題提出了可行性的改進措施，這些改進措施還需要在實際的使用中根據(jù)港口地區(qū)的實際區(qū)域環(huán)境來進行合理的、科學的改進和完善，希望可以為提高港口機械設備的穩(wěn)定性提供有效的幫助。

參考文獻：

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（作者單位：杭州華新機電工程有限公司）