桥式起重机箱型主梁的优化设计和焊接数值模拟

发布时间：2023-06-03 19:29

　　起重机械是现代化生产中必不可少的运输工具。目前国内的桥式起重机,其结构尺寸一般都较国外同型号同吨位产品大许多,产生材料浪费问题。其原因除材料上有差别外,主要是结构设计不同造成的,因此首先对桥式起重机主梁结构进行分析,并提出了优化设计方案,减少了材料浪费。 起重机主梁作为焊接钢结构,在其制造过程中,焊接工艺占很大的比重。如果焊接工艺设计不适当,焊接残余变形有可能导致拱度不足,甚至引起下挠,这会严重影响起重机的安全运行,对人身和财产安全造成危害。为此,又对桥式起重机主梁结构的焊接过程进行研究,采用数值模拟分析了焊接工艺参数对起重机主梁挠度的影响。 为实现以上目的,首先利用ANSYS软件,在桥式起重机起重量和跨度一定情况下,对箱型主梁进行结构分析,并采用其中的优化程序对主梁进行优化设计,以达到在满足强度、刚度的前提下耗材最少的目的,得出了主梁的最优化设计结果,重量减轻了27%,效果明显;然后采用热力耦合及生死单元技术,选取分段移动串热源模型,对L型钢板进行焊接模拟,并给予实验验证;在此基础上按优化后的主梁结构尺寸建立主梁模型,进行了主梁盖板和腹板的焊接模拟,分析了焊接顺序对主梁挠度的影响,并...

【文章页数】：68 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 桥式起重机概述
    1.2 课题的背景和意义
    1.3 本课题的国内外研究
        1.3.1 优化设计方法
        1.3.2 焊接热分析和应力变形的研究进展
    1.4 本论文的主要工作
第2章 桥式起重机主梁的结构分析
    2.1 有限元法及有限元软件ANSYS
        2.1.1 有限元法的基本理论
        2.1.2 有限元法的计算过程及其优缺点
        2.1.3 有限元软件ANSYS 概述
    2.2 桥式起重机各项参数
        2.2.1 箱型主梁结构尺寸及材料选用
        2.2.2 主梁结构尺寸校核计算
    2.3 桥式起重机主梁结构分析
        2.3.1 单元选择
        2.3.2 建模和划分网格
        2.3.3 施加载荷并求解
        2.3.4 网格密度对结果的影响
        2.3.5 主梁跨中应力应变结果分析
    2.4 本章小结
第3章 桥式起重机箱型主梁优化设计
    3.1 优化设计的概述
        3.1.1 优化方法的分类及其数学模型
        3.1.2 优化设计的过程及APDL 语言
    3.2 桥式起重机主梁的优化设计
        3.2.1 主梁的参数化建模
        3.2.2 提取并制定优化变量
        3.2.3 优化结果分析
    3.3 优化结果校核
        3.3.1 主梁的强度校核
        3.3.2 主梁的刚度校核
        3.3.3 主梁的稳定性校验
    3.4 本章小结
第4章 箱型主梁盖板和腹板的焊接数值模拟
    4.1 焊接模拟的有限元分析理论
        4.1.1 焊接有限元分析特点
        4.1.2 焊接温度场和应力场的分析理论
        4.1.3 基于ANSYS 的计算流程
    4.2 主梁焊接模拟难点及热源的选择
        4.2.1 主梁拱度的影响极其控制措施
        4.2.2 大型构件焊接模拟的难点
        4.2.3 分段移动串行热源模型
    4.3 采用分段热源的L 型焊接模拟
        4.3.1 建立有限元模型
        4.3.2 施加边界条件和移动载荷
        4.3.3 温度场结果分析
        4.3.4 应力场求解
        4.3.5 L 形接头焊接实验验证
    4.4 箱型梁的盖板腹板焊接数值模拟
        4.4.1 建立有限元模型
        4.4.2 热源加载计算
        4.4.3 计算结果及分析
        4.4.4 主梁焊接挠曲变形的理论计算
        4.4.5 模拟值与理论值对比
    4.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间所发表的论文
致谢



本文编号：3829903