塔式起重机双吊点水平臂架结构优化研究

发布时间：2017-10-08 03:01

  本文关键词：塔式起重机双吊点水平臂架结构优化研究

  更多相关文章： 连续/离散混合变量 二次开发 ANSYS/Isight 集成优化

【摘要】：塔式起重机（简称塔机）作为建筑项目中重要的施工设备，广泛应用于工业与民用建筑、能源设施、水利建设、船舶等工程领域。近年来，我国风电、核电、光伏等能源项目陆续上马，有力地推动着塔式起重机朝着大型化、重载、高可靠性、高效率方向发展，这对塔机的结构设计提出了更高的要求。塔机结构包括塔身、塔帽、起重臂架、平衡臂架、配重、回转支承、底架等部分，其中起重臂架作为塔机首要设计的承载部件，其设计环节的优劣会提升或制约其他结构件设计水平，因而臂架的优化设计具有较为明显的经济效益，同时也利于提升整机设计水平。 本文以塔机起重臂架为研究对象，主要研究工作如下： 首先，根据臂架所处的工况、受力特点，构建合理的力学模型。依据某现役塔臂参数，采用ANSYS经典模块与ANSYS Workbench模块两种建模方式进行臂架的参数化建模，对两种方式进行优劣势比较，为工程技术人员提供合适的建模策略。 其次，对臂架进行有限元分析，并从后处理中得到目标参量。衡量臂架结构安全性能的指标为：强度、刚度、稳定性。考虑到ANSYS无法直接提取出结构稳定性参量，故借助APDL命令流对其进行二次开发，即将臂架稳定性参量的相关理论公式以APDL所遵循的格式编制算法，创建专用的臂架结构分析模块。 再次，ANSYS与Isight联合仿真实现连续/离散混合变量的臂架结构单目标优化，以臂架重量为优化目标，对臂架的型钢尺寸、强度、刚度、稳定性参量进行约束限制，确定出最优的臂架型钢尺寸。 最后，ANSYS与Isight联合仿真实现连续/离散混合变量的臂架结构多目标优化，，以臂架重量、臂架动载摆幅参量为优化目标，对臂架型钢尺寸、强度、刚度、稳定性参量进行约束限制，确定出最优的臂架型钢尺寸。
【关键词】：连续/离散混合变量 二次开发 ANSYS/Isight 集成优化
【学位授予单位】：太原科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH213.3
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-18
• 1.1 课题研究背景10-14
• 1.1.1 塔机的分类和组成10-12
• 1.1.2 塔机发展趋势12-13
• 1.1.3 国内外现状13-14
• 1.2 课题研究的目的和意义14-16
• 1.3 本文研究内容与组织安排16-17
• 1.4 本章小结17-18
• 第二章 塔臂结构优化设计理论18-27
• 2.1 起重机结构设计理论18-20
• 2.1.1 起重机所受载荷及载荷组合18-19
• 2.1.2 起重机结构的设计方法19-20
• 2.2 有限元理论20-22
• 2.2.1 有限元基本思想21
• 2.2.2 有限元分析过程21-22
• 2.3 优化设计理论22-25
• 2.3.1 优化设计的数学模型23-24
• 2.3.2 优化方法的分类24-25
• 2.3.3 离散优化设计25
• 2.4 本章小结25-27
• 第三章 塔臂参数化模型的创建27-41
• 3.1 ANSYS 经典模块建模27-34
• 3.2 ANSYS workbench 模块建模34-38
• 3.3 两种建模策略的比较38-39
• 3.4 本章小结39-41
• 第四章 塔臂模型的有限元分析41-49
• 4.1 臂架结构强度、刚度、稳定性理论公式41-44
• 4.1.1 臂架强度计算41-42
• 4.1.2 臂架整体稳定性计算42-43
• 4.1.3 臂架局部稳定性计算43-44
• 4.1.4 臂架刚度计算44
• 4.2 双吊点水平吊臂工况44-45
• 4.3 ANSYS 后处理结果的二次开发45-46
• 4.4 臂架有限元分析实例46-47
• 4.5 本章小结47-49
• 第五章 ANSYS 与 Isight 的臂架结构单目标优化分析49-59
• 5.1 臂架单目标优化模型49-52
• 5.2 臂架单目标优化流程52-55
• 5.3 臂架单目标优化应用实例55-57
• 5.4 本章小结57-59
• 第六章 ANSYS 与 Isight 的臂架结构多目标优化分析59-69
• 6.1 臂架多目标优化模型59-60
• 6.2 臂架多目标优化流程60-65
• 6.3 臂架多目标优化应用实例65-68
• 6.4 本章小结68-69
• 第七章 结论与展望69-71
• 参考文献71-75
• 致谢75-77
• 攻读学位期间参与的工程项目及发表的学术论文77-78

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前7条

1 童水光;葛俊旭;严正宏;赵琼;丁方明;商伟军;李春木;;基于NX_Nastran的门机组合臂架系统参数化建模与分析平台研究[J];机械设计;2009年12期

2 冯强;许志沛;谢国涛;陈永贤;;平头塔式起重机起重臂动态性能的多目标优化[J];建筑机械;2008年21期

3 梅琨;孔庆璐;;中国塔式起重机行业发展历程(下)[J];建筑机械;2009年21期

4 陆念力,兰朋,李以申;塔式起重机双吊点水平臂内力计算的精确通用公式[J];建筑机械;1997年04期

5 陆念力;孙家超;;复杂载荷下塔式起重机双吊点水平臂拉杆力的快捷确定[J];建筑机械;2013年01期

6 喻乐康;王如意;;国际塔式起重机发展新态势[J];建设机械技术与管理;2013年02期

7 于兰峰;王金诺;;基于遗传算法和神经网络的塔机结构动态优化设计[J];中国机械工程;2008年01期

本文编号：991574