1.目的及意义（含国内外研究现状）

1.1 课题研究的意义

随着改革开放我国经济的发展，物流行业也得到了长足的进步，同时也带来了新的需求，大型港机设备在港口现代化生产中发挥着越来越重要的作用。我们所说的港口大型机械一般是指：轨道式龙门起重机、装（卸）船机、门座起重机、岸边集装箱起重机、吸粮机、轮胎式集装箱龙门起重机、斗轮堆取料机、露天固定带式输送机、轮胎起重机（25吨级及以上）和输油臂等。近年来，沿海港口规模不断扩大，港口起重机械发展迅速，其特点是技术先进，设备大型化，造价高，速度快，效率高。

由于港口机械设备结构高大，迎风面积较大，故在台风或突发性阵风发生时很容易遭受风力的袭击，特别是沿海地区风力大，天气多变，因此，防风问题越来越为重要。所以海港码头的大型机械防风工作，对于生产安全有着非常重要的作用。2004年台风“鸣蝉”在韩国南部登录后，造成巨大的损失，144万户因此停电、多处道路、桥梁和建筑物受损，1701栋住宅进水，5112公顷农田被淹。另有5座核电站停止运转，2218个通信基站遭破坏。该次超强台风导致釜山港6台岸桥被吹倒损坏，2台起重机倒塌，3台起重机脱轨，一艘油轮倾覆，码头随即处于瘫痪状态。最终，负责制造该批港机的韩国Daewoo（大宇）公司退出了港机市场。根据风灾后调查报告，该港口岸桥防风拉索采用了不合理的设计，同时采用了较小的焊缝尺寸。调查显示，造成此次重大损失的原因是其失效的防风拉索仅仅采用4mm（3/16inch.）的贴角焊缝和直径60mm的吊耳。最大的问题就出在拉板吊耳与基础之间采用了贴角焊缝。此处设计需要完全熔透焊，拉板需要采用高强度钢板，焊缝需要比原有设计强度要大许多倍。第二个原因则是防风锚定销的失效。这两个致命错误，导致了这次港口机械史上最大的灾难。同样，2016年台风“莫兰蒂”带来的影响同样不可小觑。这次台风导致高雄港10多艘船只缆绳断裂，包括“海兴”轮、兴建中的“风明”轮等大型船舶，把4台港机撞倒，14000TEU的“阔明”轮也断缆漂流。

由此可见，港机的设计出来要满足运输量等性能要求外还要满足一定的抗风性能，对于的港机的防风研究就尤为重要，通常情况下港口作业强风会使得大型港机设备的机构发生一定的振动，这种振动也许不会造成直接的后果，但也存在着极大的安全隐患，持续的风振会破坏机械设备的稳定性能，对其安全生产带来意想不到的后果。港机设备的风振效应需要借助流体力学的手段来进行研究流固耦合力学。流固耦合力学是流体力学与固体力学交叉而生成的一门力学分支，它是研究变形固体在流场作用下的各种行为以及固体位形对流场影响这二者相互作用的一门科学。港口机械的各种迎风机构在流体载荷作用下会产生变形或运动。变形或运动又反过来影响流体运动，从而改变流体载荷的分布和大小，正是这种相互作用将在不同条件下产生形形色色的流固耦合现象。

本次设计将结合流固耦合的研究手段，以港机设备中常见的箱型双柱结构为研究对象来探究其风场中的风振特性，建立相关的流固耦合参数化仿真模型，对获得的数据采用合适的数学分析方法进行分析，最终获得该机构的风振相关模型，并以此为基础提出结构设计的优化方案。

1.2 课题研究的目的

箱型双柱结构作为港机设备乃至其他工程设备中常见的基本结构一般多用作大型固定设备的主要承重机构，其抗风性能尤为重要，本次课题研究将从机构的风振特性着手，建立相应的参数化仿真模型，并在不同风速环境中进行模拟仿真实验，并结合理论推导计算，得出相应相机构载荷在风场中的载荷，变形，位移以及相应振颤频率随风力状态的变化规律，并以此分析得出相关结论，以此来提出实际情景下的相关机构的设计建议。

1.3国内外研究现状及发展趋势