基于ANSYS Workbench多瓣抓斗颚板的有限元分析

发布时间：2017-09-20 15:51

  本文关键词：基于ANSYS Workbench多瓣抓斗颚板的有限元分析

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【摘要】：抓斗是一种广泛应用于装卸散货的抓取装置,凭借其结构独特的灵巧性、可靠性以及稳定的工作方式,与其它取物装置相比具有明显的优点。随着抓斗的快速发展,它的种类也变得越来越多。抓斗主要广泛应用于港口、矿山和废料厂等。抓斗按其形状分为双瓣抓斗和多瓣抓斗。在工程作业中,多瓣抓斗因其颚板结构的特殊性,它的用途往往要大于双瓣抓斗。目前,国内的学者和专家对双瓣抓斗的研究较多,通过对国内外抓斗分析的资料和文献的阅读可知,过去的研究往往是对挖泥船抓斗、耙剪式抓斗、疏浚抓斗和籽棉抓斗等这类双颚板抓斗的研究较多,而对多瓣抓斗的分析是少之又少。 多瓣抓斗是抓斗中比较特殊的装置,颚板因其吃料较深,可抓取颗粒较大的散货,通常为废钢、煤炭、矿石等。由于颚板结构的特殊性,可以在比较恶劣的工作条件下进行作业。因此颚板结构特性的好坏直接关系到整个抓斗工作装置中的抓取效果。 本文以三维设计软件SolidWorks和有限元分析软件ANSYS Workbench为设计平台,以斗容0.7m3的多瓣抓斗为设计原型,结合抓斗在实际工况中的作业,对抓斗的一个颚板进行有限元分析,最终实现抓斗颚板在ANSYS Workbench的优化设计。本文的主要研究有以下几个方面： 1、从理论方面对抓斗的工作原理进行分析,并选取需要的物料及电机。通过对抓斗颚板的力学分析,选取偏载和满载两种工况,并对其进行载荷的相关计算。为下一步对抓斗颚板的有限元分析奠定了理论基础。 2、应用SolidWorks软件建立了多瓣抓斗的三维模型,对抓斗颚板在偏载和满载两种工况的条件下进行强度校核,为抓斗优化设计进行铺垫。 3、研究颚板的动态特性和薄弱环节对其进行约束模态的分析,得到相应的频率和振型,确定容易发生断裂的位置。通过颚板在满载的工况下对其稳定性进行研究,并改进颚板的结构,从而提高整体结构的稳定性。 4、为了提高抓斗颚板的结构和工作特性,应用ANSYS Workbench本身自带的优化设计模块对抓斗颚板进行拓扑优化设计和尺寸优化设计,根据相应的优化结果来确定改进方案,使抓斗的结构和工作特性得到提高。
【关键词】：抓斗 颚板 力学分析 优化分析
【学位授予单位】：延边大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH248
【目录】：

• 摘要7-8
• Abstract8-13
• 第一章 绪论13-18
• 1.1 研究背景及意义13-14
• 1.2 国内外相关领域的研究现状14-16
• 1.3 本文研究的主要内容16-17
• 1.4 本章小结17-18
• 第二章 多瓣抓斗的常规设计18-24
• 2.1 抓斗的力学分析18-20
• 2.1.1 抓斗的抓取阻力20
• 2.1.2 刃口的切入阻力20
• 2.1.3 摩擦阻力的和推压阻力20
• 2.2 抓斗的阻力计算20-22
• 2.3 物料的选取和工况的选择22-23
• 2.3.1 物料的选取及参数22-23
• 2.3.2 工况的选取23
• 2.4 本章小结23-24
• 第三章 抓斗颚板的静力学分析24-34
• 3.1 三维建模软件SolidWorks的简介24
• 3.2 多瓣抓斗的三维建模和装配24-25
• 3.3 有限元理论25-26
• 3.3.1 有限元法的简介25
• 3.3.2 有限元法的工程应用25-26
• 3.4 ANSYS Workbench软件简介26-27
• 3.4.1 ANSYS Workbench软件介绍26
• 3.4.2 ANSYS Workbench数值模拟分析的一般过程26-27
• 3.5 抓斗颚板的静强度分析27-33
• 3.5.1 强度理论分析27
• 3.5.2 材料属性的定义27-28
• 3.5.3 网格的划分28
• 3.5.4 边界条件28
• 3.5.5 载荷的分析与施加28-30
• 3.5.6 静力学分析30-33
• 3.6 分析结果33
• 3.7 本章小节33-34
• 第四章 多瓣抓斗颚板的模态分析34-40
• 4.1 模态分析的概述34
• 4.2 模态分析的原理34-35
• 4.3 模态的分析步骤35
• 4.4 模态的固有频率和振型分析35-39
• 4.5 分析结果39
• 4.6 本章小节39-40
• 第五章 多瓣抓斗颚板的屈曲分析40-48
• 5.1 屈曲分析的基本概念40
• 5.2 特征值(线性)屈曲分析的过程40-41
• 5.3 屈曲分析在抓斗设计中的应用41
• 5.4 抓斗颚板满载工况下的屈曲分析41-47
• 5.4.1 颚板初始情况下的屈曲分析42-44
• 5.4.2 颚板改进后的屈曲分析44-47
• 5.5 分析结果47
• 5.6 结论47-48
• 第六章 多瓣抓斗颚板的优化设计48-66
• 6.1 抓斗颚板的拓扑优化48-53
• 6.1.1 拓扑优化的简介48
• 6.1.2 拓扑优化的方法和步骤48-49
• 6.1.3 抓斗颚板的参数化建模49-50
• 6.1.4 颚板的拓扑优化设计50-53
• 6.1.5 结果分析53
• 6.1.6 结论53
• 6.2 抓斗颚板的多目标尺寸优化53-65
• 6.2.1 尺寸优化设计简介53-54
• 6.2.2 尺寸优化的方法54
• 6.2.3 优化前处理54-62
• 6.2.4 目标驱动优化62-65
• 6.2.5 分析结果65
• 6.2.6 结论65
• 6.3 本章小节65-66
• 第七章 结论及展望66-67
• 参考文献67-70
• 攻读硕士期间发表的论文70-71
• 致谢71

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 高英杰;张永垒;李东海;;工程多瓣液压抓斗的设计与研究[J];机床与液压;2006年08期

2 肖汉斌;张永涛;路世青;熊巧;杨万利;;疏浚抓斗平挖运动研究与仿真[J];武汉理工大学学报(交通科学与工程版);2013年03期

3 高如桐;介绍几种新结构抓斗[J];物流技术;2002年06期

4 刘俊梅;于晓龙;;大型抓斗式挖泥船有限元法结构优化设计[J];中国水运(下半月);2013年01期

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本文编号：888976