桥式起重机箱梁的结构混合仿生优化设计

发布时间：2017-04-15 04:17

  本文关键词：桥式起重机箱梁的结构混合仿生优化设计，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：改进与完善起重机金属结构的优化设计是当前起重机行业的热点。本文在结构仿生设计理论的基础上,提出了结构混合仿生优化设计的思想,以竹节和王莲为仿生原型,针对QD75T/31.5m桥式起重机箱梁结构进行了混合仿生优化设计,为今后桥机箱梁的创新性设计提供了一定的设计思路和理论方法指导。论文的主要研究内容和创新点概括如下:(1)首先介绍了国内外桥式起重机的发展概况,优化设计方法在起重机设计中的应用以及起重机箱梁结构优化设计的研究现状及发展趋势。并引入了结构仿生的思想,简要介绍了结构仿生的研究背景和现状。(2)阐述了结构仿生的基本概念,理论基础和结构仿生设计的方法,详细介绍了相似性评价标准和相似度的详细计算方法,从而引出结构混合仿生优化设计的概念,并对结构仿生设计过程中需要注意的问题进行了分析总结。(3)明确桥机箱梁的设计要求,确定箱梁原型的主要性能参数,叙述了加劲肋的作用与分类、布置准则,并对箱梁进行受力分析和受力校核,采用ANSYS Workbench软件对箱梁进行了静力学分析和模态分析,从而更全面的了解了箱梁的结构特性。(4)深入研究竹子竹节和王莲叶脉的构型规律,基于结构仿生的模糊相似理论,计算箱梁与仿生原型的相似度,并建立了仿竹节与仿王莲的箱梁模型,在此基础上对上述两种仿生箱梁的优缺点进行对比分析,为实现箱梁的结构混合仿生设计奠定了基础。(5)确立混合仿生箱梁的仿生设计方案,建立混合仿生箱梁的三维模型,对其进行静力学和模态分析,对比分析结果显示,混合仿生模型在减重、强度、刚度、稳定性等方面取得了较好的优化效果,表明混合结构仿生设计方法在桥机箱梁的优化设计中确实有效可行。
【关键词】：桥式起重机 箱梁 结构混合仿生 王莲 竹子
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH215
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 绪论10-22
• 1.1 课题研究背景和意义10-11
• 1.2 桥式起重机的研究现状11-16
• 1.2.1 国内外起重机的发展动向11-12
• 1.2.2 桥式起重机设计方法的研究现状12-13
• 1.2.3 桥式起重机箱梁优化设计的研究现状13-16
• 1.3 结构仿生设计理论研究现状16-20
• 1.3.1 仿竹子结构设计研究现状17-18
• 1.3.2 仿王莲结构设计研究现状18-20
• 1.4 主要研究内容及技术路线20-22
• 2 结构仿生设计理论22-30
• 2.1 结构仿生设计的理论基础22-23
• 2.1.1 结构仿生基本概念22
• 2.1.2 结构仿生的理论基础22-23
• 2.2 结构仿生设计方法23-25
• 2.3 结构仿生的相似性评价25-28
• 2.4 结构混合仿生优化设计的概念28
• 2.5 结构仿生设计需要注意的问题28-29
• 2.6 本章小结29-30
• 3 箱梁有限元模型建立及分析30-49
• 3.1 起重机的主要性能参数和设计要求30-32
• 3.1.1 桥式起重机的组成30
• 3.1.2 桥式起重机的性能参数30-31
• 3.1.3 箱梁的设计要求31-32
• 3.2 箱梁受载分析和截面参数设计32-35
• 3.2.1 箱梁受载分析32
• 3.2.2 箱梁经济梁高设计32-34
• 3.2.3 箱梁翼缘板尺寸设计34-35
• 3.2.4 箱梁腹板尺寸设计35
• 3.3 箱梁加劲肋的设计35-37
• 3.4 箱梁受力校核37-43
• 3.4.1 强度计算与校核37-40
• 3.4.2 箱梁疲劳强度校核40-41
• 3.4.3 刚度计算与校核41-42
• 3.4.4 箱梁稳定性校核42-43
• 3.5 箱梁有限元分析计算43-47
• 3.6 本章小结47-49
• 4 箱梁的结构混合仿生优化设计基础研究49-64
• 4.1 仿生原型的结构研究49-52
• 4.1.1 竹子结构研究49-51
• 4.1.2 王莲结构研究51-52
• 4.2 箱梁与竹子、王莲的相似性评价52-55
• 4.2.1 箱梁与竹子的相似性分析52-53
• 4.2.2 王莲与箱梁的相似性分析53-55
• 4.3 独立仿生模型的建立55-59
• 4.3.1 仿竹节箱梁模型的建立55-57
• 4.3.2 仿王莲箱梁模型的建立57-59
• 4.4 独立仿生模型的有限元分析59-62
• 4.4.1 仿竹节箱梁模型的有限元分析59-60
• 4.4.2 仿王莲箱梁模型的有限元分析60-62
• 4.5 独立仿生模型的优缺点分析62-63
• 4.6 本章小结63-64
• 5 箱梁结构混合仿生优化设计方法的实现64-73
• 5.1 建立混合仿生模型64-67
• 5.1.1 仿竹节变间距横向加劲肋的设计64-65
• 5.1.2 仿王莲叶脉分布斜向加劲肋的设计65-67
• 5.2 混合仿生箱梁的有限元分析计算67-69
• 5.3 优化结果分析与比较69-72
• 5.4 本章小结72-73
• 6 总结及展望73-75
• 6.1 总结73-74
• 6.2 展望74-75
• 参考文献75-80
• 攻读硕士学位期间发表的论文及所取得的研究成果80-81
• 致谢81-82

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本文编号：307614