基于ANSYS塔式起重机起重臂多目标优化设计

发布时间：2020-07-16 06:42

【摘要】：随着现代工业和技术的发展,塔式起重机的结构越来越大型化,负载和运转速度不断提高,机械振动的动载荷增大。对塔式起重机进行结构分析及对其进行优化设计将具有理论意义和经济上的巨大效益。目前,对于大型桁架结构的优化设计主要以单目标为主,多目标较少。随着计算机技术的不断发展,起重机由单目标设计向多目标设计发展是一种必然趋势。本文基于有限元分析理论和起重机力学理论,以有限元分析软件ANSYS为平台,实现了计算机对起重臂的静力分析和模态分析,得到的分析数据和结论对塔式起重机多目标优化设计提供了有效的手段,论文主要内容包括： 1.对起重臂建立力学模型,分析各工况下的受力情况。运用有限元分析软件ANSYS,对TC5013型塔式起重机起重臂进行了建模。为了解决大型桁架结构导入ANSYS运行缓慢,本文作者采用了简化建模,然后对各臂架单元分配截面形状的方式。并对起重臂进行了静刚度校核,根据得到了应力变形情况看是否满足设计要求。 2.根据起重机动力学理论,对起重臂进行动态分析。并利用ANSYS进行了模态分析,得到了前五阶的模态固有频率。根据臂架振型的变化图选择对结构影响最大的固有频率作为优化的目标函数。 3.对起重臂建立了多目标的优化数学模型,并应用目标分层法对模型进行了求解。经过两次寻优,确定起重臂结构最优解。在满足模型约束的条件下,得出优化结果比优化前的质量减轻了9%的结论。总之,塔式起重机起重臂多目标优化设计,是将先进的设计、分析应用于塔式起重机设计中,为设计经济、可靠、稳定和高性能的塔式起重机提供有力的工具和实现方法。
【学位授予单位】：中南林业科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TH213.3
【图文】：

起重臂,计算简图,额定载荷,吊臂

3.2析架水平式臂架的计算双吊点吊臂一般对四个截面位置进行计算，如图3.2所示:①吊臂根部截面;②从吊臂根部到第一个吊点之间的跨中截面;③第一个吊点到第二个吊点之间的跨中截面;④吊臂的第二个吊点截面。采用的计算工况为:在最大幅度起吊额定载荷;在最小幅度起吊额定载荷;在内跨中位置起吊额定载荷;在外跨中位置起吊额定载荷。\\百八}巨O，/\}BO。图3.2起重臂计算简图 Fig.3.2SimPlifiedmodelofhoistboomforealeulation在起升平面内，双吊点吊臂为一次超静定结构。将做支承用的内拉杆切断(即如图所示的拉杆BF)，然后代之以多余约束力戈，得到静定组合结构，然后用力法方程来求解。在回转平面内，吊臂可视为悬臂梁。分别计算出这四个截面上的轴向力和弯矩，然后进行臂架的整体稳定性计算[4，‘7，46]。

重载荷,计算简图,臂架,竖向位移

即得到所有载荷共同作用产生的总内力。首先计算臂架自重引起的内力。根据叠加原理可知，如图所示吊臂B点的竖向位移，应该等于由臂架自重载荷q单独引起的B点位移△Bq(图3.3)和由未知力XI单独作用引起的B点竖向位移△引(图3.4)之和。即:△，=△匆+△。， (3.13)，， ....，， {....，， \\\\\\沐沐飞

外力作用,计算简图,竖向位移,未知力

根据叠加原理可知，如图所示吊臂B点的竖向位移，应该等于由臂架自重载荷q单独引起的B点位移△Bq(图3.3)和由未知力XI单独作用引起的B点竖向位移△引(图3.4)之和。即:△，=△匆+△。， (3.13)，， ....，， {....，， \\\\\\沐沐飞

【参考文献】