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摘要钢结构高塔属于风敏感结构，风与结构的相互作用十分复杂，常因此遭到结构体系严重破坏，造成损失。风荷载常常是高塔设计的主要控制载荷。本文研究了某一高27m的移动雷达塔架结构的力学特性。在考虑节点风荷载空间相关性的基础上，采用有限元计算软件对塔架进行了全面的数值模拟，得到了塔架在风载荷的作用下的应力分布和变形，同时还计算出该结构前5阶的固有频率及振型，为实际工程中塔架的设计和建造提供参考。32769
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关键词： 塔架 风荷载 有限元 振动 模态
毕业论文设计说明书外文摘要
Title An analysis of the mechanical properties of the frame of a mobile detection radar tower
Abstract
Steel-framed high tower is wind-sensitive construction. The interplay between wind and the structure is extremely complicated. Wind load is the main cause of the failure of the towers and causes great loss. Wind load is the primary factor which should be considered in high tower design. In the paper, a 27-meter-high mobile radar tower frame is studied about the dynamic characteristics of the structure. Taking the spatial correlation of the wind load node into account, the researcher has got an accurate numerical simulation of the construction through the finite element calculation software and analyzed the stress distribution and deformation of the tower under wind pressure and calculated the inherent frequency and vibration modes of the tower in the first five stages, all of which provide a reference for the tower design in real project.
Key words: Tower Frame; Wind Load; Finite Element; Vibration; Mode.
目 录
1绪论 2
1.1研究背景 2
1.2 研究目的 3
2 某移动塔架有限元建模 4
2.1 ANSYS软件概述 4
2.2 模态分析的意义4
3塔架风荷载数值计算6
3.1风荷载基本理论6
3.2风荷载基本特征6
3.3风荷载推导8
3.4风荷载计算8
4 模态分析11
4.1建立模型11
4.2施加约束和载荷14
4.3模态分析14
4.4 谐响应分析21
结论 23
致谢 24
参考文献25
第一章 绪 论
1.1 研究背景
风是建筑物的主要荷载之一，风对结构的作用，尤其是高层建筑，它的影响很大，在结构自振这一项而言，风力对桥梁、高塔的影响也足以导致摧毁性的破坏。风力对结构的影响，一是风的能量对结构的侵入，如果结构承受不住，比如超过了强度理论规定的阈值，结构就会被破坏；二是风的能量虽然不至于摧毁结构，但是它的频率却能与结构的固有频率一致，导致激发结构的自振，这一过程并不缓和，甚至激烈，直到结构的频率因为破坏而变化才停下来，但那时结构也就不是原先之样了。随着结构越来越高，对风振研究也提出了更高的要求 。
一直以来，钢结构越来越多地运用于各类建筑行业，设计出结构合理的钢构系统，是土木、力学、结构等专业需要研究的问题 。设计合格的钢构需要参考结构制造、安装、运输和使用等各个步骤的综合因素 。假设设计有误，则会造成到功能不完善、结构不优良及制造不合格方面的问题。钢塔各部分之间可以铰接或者刚接，分别称为桁架与刚架。许多工程应用中钢管较为广泛，既有钢材的属性特点，还有耐风力，减少材料使用，外型刚劲等优点。
刚架结构可由梁柱组成，能明显承载桁架结构所不能擅长的弯矩应力，其他还有扭转应力。结点主要以刚接为主，称为刚结点，也有其他类型的组合方式。无论是沿结构轴向的荷载还是垂于与轴向的荷载，它都有一定的承受能力，在水平方向上，能够表现出类似于悬臂梁的总体侧向应变和类似晶体滑动的局部应变，应变叠加之后的值比较大，大则代表了产生裂缝的危险。除了从机械的出发点而言，从材料上说也是以钢架为研究对象。钢架指全部用钢材焊接，当然中间也有螺栓固定等连接。可用在高层建筑，比如塔构。