单臂架起重机臂架结构变幅运动与动力数值仿真

发布时间：2020-07-05 13:30

【摘要】： 起重机臂架结构是臂架式类型起重机的重要承载部件之一，其力学性能对整机的正常运转有直接影响，故障率较高。目前在臂架结构的设计和故障诊断中有以下两方面的问题有待解决：1)目前仅是对臂架结构在工作状态下的最大和最小幅度进行结构分析，而起重机在最大到最小幅度的整个变幅过程中，应力和位移等力学参量均难以知晓，关键由于这项工作在设计和验算中是很难或根本无法实现，因此无法全面了解臂架结构在整个变幅运动中的工作状态；2)起升机构起制动时对臂架结构产生强烈的冲击动载荷，其动态响应如何?针对以上两个问题，本论文以单臂架起重机臂架结构为研究对象，以有限元法和机械动力学为理论基础和分析手段，运用参数化技术和有限元分析软件ANSYS对单臂架结构的变幅运动进行了运动数值仿真，研究了单臂架的动态特性和臂架在起吊时的动力学响应，并采用Visual C++ 6.0开发了相应的数值运动和动力仿真软件。主要研究工作如下： 1)用ANSYS的内部命令和APDL语言以及参数化技术建立了单臂架结构的有限元参数化模型。它使得有限元分析过程中对模型的修改以及再次计算很方便、快捷，而且不容易出错。 2)用建立好的有限元参数化模型和ANSYS的内部命令编写了臂架结构变幅运动数值仿真的命令流文件(即log文件)，具体实现了仿真，获得了仿真动画和仿真数据曲线，经分析得出了有参考价值的结论。 3)研究了臂架的动态特性。结合有限元参数化模型编写了模态分析的命令流文件，该模态分析可以是变幅过程中任意幅度的模态分析。提取了前几阶固有频率、主振型及其振型图，并对结果进行了分析。 4)对臂架在货物突然起吊受到动载荷的情况进行了瞬态分析。结合有限元参数化模型编写了瞬态分析的命令流文件，该瞬态分析同样可以实现变幅过程中任意幅度的瞬态分析。获得了臂架突然起吊的瞬态动力响应，包括动应力、动位移响应仿真云图和典型节点的动应力时间历程曲线，并对结果进行了分析。 5)有效地运用Windows编程技术、Visual C++软件对臂架的运动数值仿真和动力学分析进行了封装。独立开发了单臂架变幅运动和动力数值仿真软件，该软件界面友好，操作简便、实用。
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2003
【分类号】：TH218
【图文】：

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3三维仿真动画演示及其分析以下是臂架变幅过程三维运动数值仿真的动画，通过ANSYs的Display可制作媒体播放动画，有利于方便地对动画显示进行控制。图3一2是臂架变幅过程中整体合成应力三维仿真动画;图3一3是臂架变幅过程中整体综合位移三维仿真动画;图3一4是三维仿真动画演示过程中臂架三个位置(最大至最小幅度)的图像。动画的左下角动态显示相应的变幅幅度值，右侧动态显示云图图例的变化。因此可以直观地了解所关心的幅度下的臂架的应力、变形等力学特性。图3一2臂架变幅运动中整体合成应力三维仿真动画

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【引证文献】