甲板起重机吊臂的有限元参数化设计与优化

发布时间：2020-06-02 00:29

【摘要】： 甲板起重机是设置在船舶甲板上的起重机械,具有结构紧凑、操作简便、装卸效率高、机动灵活等优点,因而得到广泛的应用。由于甲板起重机的规格繁多,结构复杂多样,因此设计过程比较复杂;同时,在设计过程中要进行反复修改,每次修改后都需要设计人员重新进行分析计算以保证安全,重复性的工作较多。为了缩短设计周期,提高效率,有必要建立一个参数化的设计、分析系统,把设计人员从繁重的重复劳动中解放出来。本文以甲板起重机的吊臂为研究对象,以ANSYS为工具,利用其参数化设计语言(APDL)进行二次开发,建立了甲板起重机吊臂的专用开发系统。该系统集吊臂的参数化设计、分析、优化功能于一体,并且所有功能都封装为宏。运用此系统,用户只需点击相应的按钮并输入所需的参数,程序即可自动完成吊臂的参数化建模、分析、结果查看和优化设计,准确且高效。论文的主要研究内容包括以下几个方面: (1)在ANSYS中声明宏定义,将宏和工具栏按钮建立起——对应的关系,定制了工具栏,完善了吊臂开发的交互界面。 (2)利用APDL语言建立典型的甲板起重机吊臂的有限元模型,作为后续分析和优化的基础。吊臂的所有参数都设有输入对话框,可以很方便的变更设计。 (3)集成结构静力分析、模态分析、屈曲分析,全面分析吊臂的强度、刚度、稳定性情况。 (4)将复杂的优化设计过程进行封装,实现了吊臂的优化设计,简单高效。 (5)以10t×10m的甲板起重机为例,验证了本系统的实用性和可靠性。
【图文】：

甲板起重机

常见的甲板起重机 Commondeekerane图gF由于甲板起重机的规格繁多，结构复杂多样，各结构间的关系复杂，设计工作量很重，采用传统的手工设计方法己经不能适应现今高质量、高速度、高效益的发展趋势仁3]。随着计算机技术的不断应用与发展以及CAD技术在工程机械各个领域不断的渗透，起重机的设计必然要与计算机相结合，应用先进的计算方法与计算软件，提高设计精度，缩短设计周期，减轻设计人员的负担〔‘，5〕。工程设计过程复杂而艰涩，实际的机械生产设计中常常需要对同一类型但不同规格的系统做大量的相似设计。设计过程中不可避免地要多次反复修改，进行形状和尺寸的综合协调、优化

甲板起重机

户要求的产品，有必要设计一套参数化的设计、分析系统，把设计人员从繁重的重复劳动中解放出来工6，’·’〕。本文所研究的对象是天津某起重机企业所设计制造的一种甲板起重机。如图1.2所示，由吊臂、塔体、基柱三大构件组成，具有结构简单，体积轻巧，起重量大，可全方位回转等优点。对该型号的甲板起重机吊臂进行参数化建模、分析、优化，可以缩短开发周期，减少重复劳动，快速寻求既合理又经济的设计方案，降低了产品的成本;同时，满足企业和港口发展的步伐，，从而实现经济效益和社会效益，也为起重机其它部件的类似设计提供借鉴。图1.2甲板起重机结构示意简图 Fig.l.2Thestrueturesehematieofdeckerane1.2论文的研究目的和意义吊臂是甲板起重机的主要组成部件之一，工作时臂架是直接的承载结构，它的受力情况是比较恶劣的。一旦臂架结构破坏，将造成重大机损甚至人员伤亡的严重后果，臂架的力学性能对整机的正常运转有直接影响〔的
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TH218

【引证文献】