门式起重机结构强度与结构优化设计研究

发布时间：2020-07-30 03:54

【摘要】：本文详细阐述了有限单元法的基本思想、力学基础以及屈曲稳定性分析等基本理论，具体说明了有限元分析软件MSC／NASTRAN的功能和它的开放式结构以及MSC／PATRAN的主要特点。本文的研究工作主要集中在分析大型桁架式门式起重机的强度、刚度和稳定性以及优化设计这些方面。 本文以桁架式门式起重机为研究对象，用MSC／PATRAN建立起重机仿真模型后，综合分析起重机各种工作工况，选择四个典型工况，用MSC／NASTRAN进行强度分析，得到各个工况该起重机的最大应力值和最大应力位置以及应力分布，最大应力91.2MPa，强度储备较大，有进一步优化的必要；通过对各个工况的屈曲稳定性分析，可以看出稳定系数均大于规定值，说明该起重机满足稳定性要求；接着在MSC／NASTRAN中定义设计变量，确定设计目标，限制约束上下限，进行灵敏度分析和优化设计。结果表明：最大应力值增大，充分利用了材料，有效的减轻了重量，应力分布也更加合理。 本次研究结果表明用MSC／NASTRAN建模分析可以节省人力物力，又有比较高的模拟精度，对于工程实际是相当有帮助的，可以提高起重机结构设计水平，使得起重机结构更加合理，满足当今社会发展的需求，也显示了MSC／NASTRAN在强度分析和优化设计中的作用和意义，本论文的研究方法适用于指导任何其他类型机械的分析。
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2004
【分类号】：TH213
【图文】：

长安大学硕士学位沦文图1一1析架式门式起重机如图1一1所示该析架式门式起重机主要由主析架、八字形支腿、支腿横梁等组成。它的两根主梁都是由三角析架组合成的封闭空间结构。析架中各杆件在节点处通常采用节点板来连接，为了节约材料，支腿和支腿横梁均采用析架结构。该起重机主要为某高速公路某桥梁的修复而设计的。根据桥梁修复要求，起重机主要有以下结构参数和性能指标:起重量Q:50吨小车自重G:4吨跨度L:24米起重机净高h:36米支腿侧面宽度:22米1.2.2本论文的研究内容由于该起重机全部采用空间析架结构，且起重机支腿相当高，为了保证结构既安全可靠又节约钢材，本文运用有限元的方法对该门式起重机进行结构分析，使用有限元分析软件MSC/P/汀RAN、MSC/NASTRAN分别对其进行几何建模、有

3.3门式起重机强度和刚度分析建立好模型后，用MSC/NASTRAN进行强度、刚度分析，得到以F结果:工况一分析应力云纹图如图3一2所示:最大变形量为0.0425m，最大应力为723MPa，位于主梁中心。而A3钢许用应力为160MPa，故满足静强度要求。由于大门机预拱度为20mm，故大门机挠跨比为:△0.0425一0.021=—二—二—<12410671700故该工况下，大门机刚度可达到要求。工况二分析应力云纹图如图3一3所示。最大变形量为0.0954m，位于主梁中心，最大应力为91.2MPa，位于小车横向移动方向与主梁相连接的支腿处。从图中可知

3.3门式起重机强度和刚度分析建立好模型后，用MSC/NASTRAN进行强度、刚度分析，得到以F结果:工况一分析应力云纹图如图3一2所示:最大变形量为0.0425m，最大应力为723MPa，位于主梁中心。而A3钢许用应力为160MPa，故满足静强度要求。由于大门机预拱度为20mm，故大门机挠跨比为:△0.0425一0.021=—二—二—<12410671700故该工况下，大门机刚度可达到要求。工况二分析应力云纹图如图3一3所示。最大变形量为0.0954m，位于主梁中心，最大应力为91.2MPa，位于小车横向移动方向与主梁相连接的支腿处。从图中可知

【引证文献】

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本文编号：2774976