500t双梁门式起重机主梁结构有限元与可靠性灵敏度分析
发布时间:2017-05-06 16:15
本文关键词:500t双梁门式起重机主梁结构有限元与可靠性灵敏度分析,由笔耕文化传播整理发布。
【摘要】:以500t双梁门式起重机关键承载部位主梁结构为研究对象,应用有限元法分析验证主梁结构设计结果的合理性,对主梁进行可靠性灵敏度分析以获得影响主梁强度的高敏感参数,结合有限元法调整高敏感参数以优化主梁结构。首先,分析500t双梁门式起重机金属结构设计中的主要参数及计算方法,并以主梁结构设计为计算重点,确定了起重机主梁金属结构的材料和尺寸参数。其次,根据500t双梁门式起重机实际情况确定了5种典型工况。应用有限元软件ANSYS Workbench分析了5种典型工况下500t双梁门式起重机主梁结构的强度及刚度,求解出5种典型工况下起重机主梁结构的应力与位移分布情况以及最大应力和最大变形。有限元计算结果表明,理论设计出的500t双梁门式起重机的强度和刚度均满足设计需求,起重机主梁强度富余较多,需进一步对500t双梁门式起重机主梁结构适当优化。然后,建立了500t双梁门式起重机强度可靠性模型,利用改进一次二阶矩方法对500t双梁门式起重机主梁金属结构中的基本变量(单位主梁自重q,抗弯截面系数w,主梁长度L,小车自重和起重量F,钢材强度f)进行可靠性以及可靠性灵敏度分析,获得了影响主梁强度的高敏感参数是抗弯截面系数w和起重机主梁长度L。分析计算结果为精确设计500t双梁门式起重机主梁结构、提高起重机主梁结构的可靠度提供了定量的依据,并为起重机主梁金属结构的进一步优化提供了理论基础。最后,根据可靠性灵敏度设计得到的影响主梁强度的高敏感参数,并结合有限元法得出高敏感参数变化下的主梁应力分布变化状态,从而获得500t双梁门式起重机主梁翼子板厚度、主梁腹板厚度的最佳设计参数。对优化后的主梁进行静态分析结果表明:保持主梁腹板的厚度不变,主梁最大应力随着翼子板厚度的降低而增加;保持主梁翼子板的厚度不变,主梁最大应力随着腹板板厚度的降低而增大;优化后的500t双梁门式起重机主梁结构可满足设计要求。本文应用有限元法和可靠性灵敏度方法对500t双梁门式起重机主梁金属结构进行设计分析,设计结果提高了主梁结构合理性和可靠性,主梁材料得到充分利用,可更好地满足用户需求,同时对门式起重机主梁有限元和可靠性设计具有积极的推动作用。
【关键词】:双梁门式起重机主梁 有限元分析 可靠性灵敏度设计 结构优化
【学位授予单位】:山东建筑大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TH213.5
【目录】:
- 摘要4-5
- ABSTRACT5-10
- 第1章 绪论10-16
- 1.1 选题背景10
- 1.2 门式起重机主梁结构常规设计方法国内外发展现状10-11
- 1.3 门式起重机主梁结构有限元法研究现状11-13
- 1.4 门式起重机主梁结构可靠性设计研究现状13-14
- 1.5 研究内容14
- 1.6 本章小结14-16
- 第2章 500t双梁门式起重机主梁金属结构设计16-31
- 2.1 500t双梁门式起重机结构特点和基本参数16-17
- 2.1.1 500t双梁门式起重机结构特点16
- 2.1.2 500t双梁门式起重机基本参数16-17
- 2.2 500t双梁门式起重机主梁金属结构的选材17
- 2.3 500t双梁门式起重机主梁金属结构计算载荷17-19
- 2.3.1 主梁金属结构计算载荷的分类17-18
- 2.3.2 主梁金属结构计算载荷的参数设计18-19
- 2.4 500t双梁门式起重机主梁结构设计计算19-30
- 2.4.1 500t双梁门式起重机主梁结构形式19-20
- 2.4.2 500t双梁门式起重机主梁金属材料20-21
- 2.4.3 500t双梁门式起重机主梁结构参数设计21-30
- 2.5 本章小结30-31
- 第3章 500t双梁门式起重机主梁结构有限元分析31-55
- 3.1 有限元分析法的基本理论31
- 3.2 有限元软件的选择31-32
- 3.3 500t双梁门式起重机主梁有限元模型32-37
- 3.3.1 500t双梁门式起重机主梁几何模型的简化与建立32
- 3.3.2 500t双梁门式起重机主梁有限元模型单位选择32-33
- 3.3.3 ANSYS Workbench中的500t双梁门式起重机几何模型33
- 3.3.4 500t双梁门式起重机主梁有限元模型单元的选择33-34
- 3.3.5 500t双梁门式起重机主梁有限元模型材料技术参数34
- 3.3.6 500t双梁门式起重机主梁有限元模型网格划分34
- 3.3.7 500t双梁门式起重机主梁有限元模型的建立34-37
- 3.4 500t双梁门式起重机主梁有限元分析计算37-54
- 3.4.1 500t双梁门式起重机主梁典型工况的选择37
- 3.4.2 500t双梁门式起重机主梁有限元模型的载荷计算及添加37-42
- 3.4.3 500t双梁门式起重机主梁有限元模型的边界条件42
- 3.4.4 500t双梁门式起重机主梁有限元计算结果42-52
- 3.4.5 500t双梁门式起重机主梁有限元计算结果分析52-54
- 3.5 本章小结54-55
- 第4章 500t双梁门式起重机主梁结构可靠性灵敏度设计55-64
- 4.1 500t双梁门式起重机主梁结构可靠性灵敏度分析的基本理论55-56
- 4.1.1 500t双梁门式起重机主梁结构可靠度的基本概念55-56
- 4.1.2 500t双梁门式起重机主梁结构的可靠性分析计算时的基本假设56
- 4.2 500t双梁门式起重机主梁的可靠性和可靠性灵敏度分析方法56-57
- 4.3 500t双梁门式起重机主梁结构可靠性灵敏度设计分析57-63
- 4.3.1 500t双梁门式起重机主梁结构可靠性灵敏度分析方法的选择57
- 4.3.2 500t双梁门式起重机主梁结构强度可靠性灵敏度分析计算57-63
- 4.4 本章小结63-64
- 第5章 500t双梁门式起重机主梁结构优化64-78
- 5.1 主梁结构优化的参数与工况选择64
- 5.2 主梁翼子板厚度最优尺寸的取值范围确定64-67
- 5.3 主梁翼子板最优尺寸确定67-77
- 5.4 本章小结77-78
- 第6章 总结与展望78-80
- 6.1 总结78-79
- 6.2 创新点79
- 6.3 展望79-80
- 参考文献80-84
- 致谢84-85
- 攻读硕士学位期间论文发表及科研情况85
【参考文献】
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