SC50C起重机臂架强度分析与优化设计

发布时间：2017-05-22 08:52

  本文关键词：SC50C起重机臂架强度分析与优化设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：目前,随着国内大型工程项目的投建,履带起重机得到了快速、高效的发展,但同时也面临着激烈的市场竞争。履带起重机臂架系统是履带起重机重要承载部件之一,为空间桁架结构,为在保证安全性的基础上实现臂架结构的优化设计,现代设计中普遍采用有限元法对臂架系统进行计算分析。本文以某履带起重机的桁架式臂架为研究对象,针对力学性能问题采用有限元软件(ANSYS)分析计算,分析时为实现参数化建模,采用APDL语言编写相应的分析程序。在对臂架进行线性静力学分析时,按照工况表提供的载荷工况施加相应载荷,按照实际情况对模型施加相应约束,并完成了分析计算,然后,提取静态变形云图和应力分布云图,并根据起重机设计规范对臂架进行静力条件下的强度和刚度校核。最后对臂架局部K型结构进行单独分析,同时考虑腹杆与弦杆焊接角度、焊缝高度、腹杆与腹杆之间的焊接距离等参数,采用APDL语言对K型结构进行参数化建模,并通过分析计算得到合理的参数进行分析与计算。通过计算结果比较可知,焊缝是影响腹杆极限承载能力和刚度的主要因属。本文所做的优化设计和有限元分析,是现代设计方法在起重机上的具体应用,对臂架结构的安全性和经济性也有非常重要的意义,具有一定的工程实际应用价值。基于VC++和ANSYS的APDL参数化设计语言开发了起重机的臂架的强度、刚度求解软件,通过该求解软件,用户可快捷方便地在参数化界面上对模型参数和载荷参数进行选取,并后台运行ANSYS对结构进行求解。基于VC+_+开发的该参数输入界面程序,避免了模型的重复建模,节省了劳动力,缩短了产品的设计周期,还使得普通的工程技术人员也可以很方便快捷地对起重机臂架的各项性能指标进行求解。
【关键词】：履带起重机臂架 焊接工艺 参数化建模 优化设计 APDL
【学位授予单位】：东北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH21
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-17
• 1.1 课题研究的目的和意义11-12
• 1.1.1 课题研究的目的11
• 1.1.2 课题研究的意义11-12
• 1.2 国内外起重机发展状况及趋势12-13
• 1.2.1 国内外履带式起重机发展现状12
• 1.2.2 履带起重机未来发展趋势12-13
• 1.3 起重机的设计现状13-15
• 1.3.1 起重机研究现状13-14
• 1.3.2 起重机的设计方法14-15
• 1.4 本论文研究的主要内容15-17
• 第2章 履带式起重机臂架静强度分析计算17-37
• 2.1 履带起重机结构分析17-19
• 2.1.1 臂架模型的简化18
• 2.1.2 基本臂静强度计算18-19
• 2.2 危险工况臂架系统静强度分析19-35
• 2.2.1 最大吊重工况臂架受力计算19-30
• 2.2.2 回转平面计算30-34
• 2.2.3 一般工况臂架系统受力计算34-35
• 2.2.4 最大回转半径工况的臂架受力计算35
• 2.3 基本臂三种典型工况计算结果分析35-36
• 2.4 本章小结36-37
• 第3章 基于ANSYS的臂架结构局部优化37-54
• 3.1 钢管节点分析37-38
• 3.2 臂架K结构有限元模型的建立38-44
• 3.2.1 单元属性的定义40-41
• 3.2.2 施加边界条件与载荷41-42
• 3.2.3 计算结果比较42-44
• 3.3 ANSYS结构优化分析44-47
• 3.3.1 优化设计的基本概念45-46
• 3.3.2 ANSYS优化步骤46-47
• 3.3.3 优化收敛准则47
• 3.4 臂架K结构的优化47-53
• 3.4.1 K结构优化数学模型47-49
• 3.4.2 K结构的优化结果49-53
• 3.5 本章小结53-54
• 第4章 履带起重机整体臂架尺寸优化54-63
• 4.1 臂架结构优化54
• 4.2 臂架的参数化建模54-58
• 4.2.1 臂架单元属性定义54-57
• 4.2.2 臂架约束与载荷的施加57-58
• 4.3 定义臂架的优化变量58-59
• 4.4 臂架的优化结果及比较分析59-62
• 4.5 本章小结62-63
• 第5章 VC++和APDL的参数化设计系统开发63-77
• 5.1 软件开发的意义63
• 5.2 VC++的特点63-65
• 5.2.1 MFC简介64
• 5.2.2 MFC程序工作流程64-65
• 5.3 软件系统功能与设计流程65-76
• 5.3.1 软件系统功能介绍65-66
• 5.3.2 软件系统流程设计66
• 5.3.3 臂架参数化界面的建立66-76
• 5.4 本章小结76-77
• 第6章 结论与展望77-79
• 6.1 结论77
• 6.2 展望77-79
• 参考文献79-83
• 致谢83

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