| 中文摘要 | 第5-7页 |
| ABSTRACT | 第7-9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 |
