集装箱立转设备的结构优化设计

发布时间：2017-07-13 18:07

  本文关键词：集装箱立转设备的结构优化设计

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【摘要】：近年来,结构优化设计已成为各个领域争相研究的课题之一。目前,在机械设计领域,结构的强度与刚度是否合理,显得尤为重要。ANSYS作为一种典型的有限元软件,能够为设计人员在结构的优化上提供更好更先进的优化方法,减少了计算的过程,降低了计算的误差,更加精确直观的模拟出零件结构受力情况,不仅为设计者赢得了宝贵的时间,还为设计人员提供了更加精确的优化方法。集装箱立转装卸设备,可以使吊装与装箱动作均在同一次操作完成,可以实现集装箱的双向竖立,无须倒动集装箱或者调整运输车的方向,使用十分方便,较好的提升了干散货集装箱的装运效率与效益。本论文就是依托ANSYS这样一个高效的计算平台,以集装箱立转装卸设备为研究对象,利用ANSYS软件分别从强度、刚度方面对设备主梁进行优化设计并计算,运用了有限元法中的一阶方法,得到了主梁的最大应力、最大应变和最大位移等计算结果,通过对比改进前和改进后性能,优化设计方案。并对改进后的架体进行有限元分析和模态分析,通过优化产品的性能更大程度的提升,材料的利用率显著提高。本论文均是按照设计受力的要求进行受力分析和建立数学模型的,对设计者有一定的参考价值。
【关键词】：集装箱装卸设备 ANSYS 结构优化设计
【学位授予单位】：长春工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH24
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第一章 绪论8-18
• 1.1 课题的研究背景及意义8
• 1.2 集装箱装卸设备的发展概况8-11
• 1.2.1 国内发展概况8-9
• 1.2.2 国外发展概况9-10
• 1.2.3 差距与对策10-11
• 1.3 集装箱基本知识11-12
• 1.3.1 集装箱的概念11
• 1.3.2 集装箱的典型分类与结构11-12
• 1.4 有限元的基本原理和分析步骤12-18
• 1.4.1 有限元的发展历程12-13
• 1.4.2 有限元的基本原理13
• 1.4.3 有限元的分析步骤及实现过程13-18
• 第二章 集装箱立转设备的结构18-24
• 2.1 设备的概述18
• 2.2 设备的特点18-20
• 2.2.1 产品型号说明19
• 2.2.2 技术规格式样表19-20
• 2.3 集装箱立转设备的结构组成20-21
• 2.4 集装箱立转设备的工作原理21-22
• 2.5 集装箱立转设备的作业流程22-24
• 2.5.1 装载作业工艺流程如下22
• 2.5.2 立箱机满箱卸载作业时的主要作业工艺流程如下22
• 2.5.3 设备转场迁移22-24
• 第三章 设备的主梁结构优化24-39
• 3.1 主梁静力学结构分析24-29
• 3.1.1 分配材料24
• 3.1.2 划分网格24-26
• 3.1.3 添加约束和载荷26-29
• 3.2 主梁拓扑优化29-33
• 3.2.1 分配材料29
• 3.2.2 划分网格29-31
• 3.2.3 添加约束和载荷31-33
• 3.3 拓扑设计后的静力学分析33-38
• 3.3.1 分配材料33-34
• 3.3.2 划分网格34-36
• 3.3.3 添加约束和载荷36-38
• 3.4 拓扑优化设计前后结果对比38-39
• 第四章 集装箱立转设备架体结构优化39-53
• 4.1 改进前集装箱立转设备架体结构系统的静力学分析39-40
• 4.1.1 静力学分析理论39
• 4.1.2 系统结构的静力学分析中的计算载荷39-40
• 4.2 改进前系统结构的约束方式40-41
• 4.3 改进前系统结构的有限元模型分析41-46
• 4.3.1 刚度计算41-44
• 4.3.2 强度计算44-46
• 4.3.3 改进前架体结构有限元计算结果46
• 4.4 集装箱立转设备架体进行拓扑优化后结构分析46-53
• 4.4.1 刚度计算47-50
• 4.4.2 强度计算50-52
• 4.4.3 改进后架体结构有限元计算结果52-53
• 第五章 结构模态分析53-61
• 5.1 模态分析理论53-55
• 5.1.1 模态分析基本原理53
• 5.1.2 优化模型模态提取方法53-55
• 5.2 模态分析基本步骤55-56
• 5.2.1 建立有限元模型55
• 5.2.2 选择分析类型55
• 5.2.3 加载与求解55
• 5.2.4 模态扩展分析以及和结果查看55-56
• 5.3 系统结构模态分析56-61
• 5.3.1 改进后的结构模态分析56-60
• 5.3.2 振动沉桩饱和度与效率关系60-61
• 第六章 结论61-62
• 致谢62-63
• 参考文献63-65
• 攻读硕士学位期间研究成果65

【参考文献】

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本文编号：537860