桥式起重机薄板箱型梁结构快速建模分析与优化

发布时间：2017-08-02 10:14

  本文关键词：桥式起重机薄板箱型梁结构快速建模分析与优化

  更多相关文章： 桥式起重机 薄壁箱型梁结构 三维建模 力学性能 减重优化

【摘要】：桥式起重机广泛应用于经济建设的各个领域,用户对起重机产品的需求量不断增多、并且提高了对使用性能的要求。目前,我国多数起重机生产企业在产品设计方面还是以绘制二维工程图进行产品设计为主,该方法设计目标的直观性差,导致有错误也很难找到。现在三维CAD软件的运用对于产品设计来说已经成为不可或缺的设计流程,用此软件易于发现与修改在设计中出现的错误,同时还缩短了产品的设计周期,有的软件还具有有限元法等数值分析功能,这样就使设计产品的准确度和效率都有所提高,这些都符合目前我国起重机行业设计产品方法的发展需求。本文通过对桥式起重机薄板箱型梁结构的力学性能分析研究,以Visual Basic6.0编译语言为基础对三维设计软件Solid Works进行了二次开发,对桥式起重机桥架结构的主梁与端梁进行参数化建模设计,并进行装配,实现了薄板焊接桥架结构的参数化快速与精准设计。本文设计的系统软件只需将桥式起重机结构必要的设计参数从可视化界面输入,系统就能自动生成实体三维设计模型。若生成的三维装配体模型满足构造要求,则将模型导入ANSYS Workbench软件中进行分析。本文以320t桥式起重机为例,对其小车满载时大车起(制)动工况和跨中垂直起吊货物工况进行静力学分析与结果的比较,用这两种工况的分析结果来校核结构的静强度和静刚度。对桥架结构进行模态分析、得出结构的前四阶模态的固有频率以及对应的振型图。再对桥式起重机主梁结构进行稳定性分析,得出局部失稳的屈曲形态,实现合理的筋板与肋板设计,满足薄板箱型梁结构的稳定性要求。最后以主梁的质量最轻为优化目标,对桥式起重机的主梁结构进行减重优化设计。工程实例表明,本文采用的设计方法是实现起重机结构精准快速设计的实用而有效的方法。
【关键词】：桥式起重机 薄壁箱型梁结构 三维建模 力学性能 减重优化
【学位授予单位】：太原科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH215
【目录】：

• 中文摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-13
• 1.1 桥式起重机的发展9-11
• 1.2 选题的背景与意义11-12
• 1.3 本研究的主要内容12-13
• 第二章 桥式起重机桥架结构快速建模系统13-28
• 2.1 建模系统结构13-14
• 2.2 参数化建模系统集成14-17
• 2.2.1 建模方法14-16
• 2.2.2 编程语言16
• 2.2.3 可视化语言与实体建模平台集成16-17
• 2.3 模块化设计17-19
• 2.4 桥架结构参数化设计19-27
• 2.4.1 参数化建模中使用到的API函数：20-22
• 2.4.2 桥架主梁的模块设计22-23
• 2.4.3 主梁结构设计模块23-27
• 2.5 本章小结27-28
• 第三章 桥式起重机结构的力学性能分析28-50
• 3.1 SOLID186结构实体单元28-29
• 3.2 桥架结构的强度与刚度准则29-30
• 3.3 桥架结构静力特性分析30-39
• 3.3.1 静态分析理论30-31
• 3.3.2 桥式起重机载荷31-32
• 3.3.3 桥架结构网格划模型32-33
• 3.3.4 桥架模型载荷与约束的施加33
• 3.3.5 桥架结构静态分析结果与讨论33-39
• 3.4 桥架结构的模态分析39-43
• 3.4.1 模态分析理论39
• 3.4.2 桥式起重机结构模态分析39-42
• 3.4.3 桥式起重机结构动态刚度的校核42-43
• 3.5 桥架结构的稳定性分析43-49
• 3.5.1 平衡状态分支型失稳44
• 3.5.2 极值点失稳44
• 3.5.3 稳定性问题的判定准则44-45
• 3.5.4 遵循规范的主梁腹板局部稳定性验算45-46
• 3.5.5 桥架结构的有限元屈曲分析46-49
• 3.6 本章小节49-50
• 第四章 桥式起重机主梁结构优化50-57
• 4.1 优化设计模型50-53
• 4.1.1 优化设计的数学模型50-51
• 4.1.2 选择优化变量的基本原则51
• 4.1.3 优化设计的步骤51-53
• 4.2 桥式起重机主梁优化53-55
• 4.2.1 设计变量53
• 4.2.2 状态变量53-54
• 4.2.3 目标函数54
• 4.2.4 主梁优化实例54-55
• 4.3 本章小结55-57
• 第五章 结论57-58
• 参考文献58-62
• 致谢62-63
• 攻读硕士期间发表的学术论文目录63-64

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