本文關(guān)鍵詞：基于ANSYS的單梁橋式起重機(jī)橫梁結(jié)構(gòu)的動力學(xué)分析和輕量化研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：在現(xiàn)代化機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)制造中,輕量化研究是所有機(jī)械設(shè)備,特別是大型機(jī)械結(jié)構(gòu)的必然趨勢,尤其對于體積龐大、結(jié)構(gòu)笨重的起重機(jī)而言,橫梁結(jié)構(gòu)的輕量化研究具有很重要的地位。而以往要準(zhǔn)確驗(yàn)證起重機(jī)的靜、動態(tài)性能,沒有較為準(zhǔn)確的試驗(yàn)數(shù)據(jù)為依據(jù),只能在產(chǎn)品設(shè)計(jì)完成后進(jìn)行,這是一個(gè)周期長、成本大的過程。據(jù)資料顯示,我國各類型起重機(jī)機(jī)身重量與國外先進(jìn)的起重機(jī)相比,約重15%~45%,橋式起重機(jī)的橫梁結(jié)構(gòu)作為起重機(jī)的主要組成部分和承載結(jié)構(gòu),其重量約占整機(jī)的60%左右,而橫梁自重是衡量整機(jī)結(jié)構(gòu)質(zhì)量好壞的一個(gè)重要指標(biāo),它的設(shè)計(jì)參數(shù)的選取直接影響整套設(shè)計(jì)方案的成敗。若使用鋁合金和新型高強(qiáng)度等輕型合金材料來制造,明顯成本不可取。本論文通過對國內(nèi)外起重機(jī)的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和自重進(jìn)行比較分析,發(fā)現(xiàn)我國橋式起重機(jī)存在安全系數(shù)選用過大、結(jié)構(gòu)笨重、材料浪費(fèi)嚴(yán)重、橫梁結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度均存在較大的富裕量等設(shè)計(jì)問題,這就使得橫梁結(jié)構(gòu)輕量化研究勢在必行。針對上述問題,本文以10t-24.8m橋式起重機(jī)的橫梁結(jié)構(gòu)為研究對象,對其橫梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行動力學(xué)分析和設(shè)計(jì)變量優(yōu)化設(shè)計(jì)。(1)對本論文研究對象的設(shè)計(jì)圖紙和整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析研究,利用Solidworks2013對橋式起重機(jī)橫梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行CAD實(shí)體建模。(2)利用大型分析軟件ANSYS Workbench對橫梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行了靜力學(xué)分析、模態(tài)處理、諧響應(yīng)分析、瞬態(tài)動力學(xué)分析,研究了橫梁結(jié)構(gòu)受到時(shí)間-載荷在多工況下的靜態(tài)和動態(tài)響應(yīng),通過動態(tài)響應(yīng)特性曲線可以清楚地掌握橫梁所受最大應(yīng)力、最大位移以及振動速度和加速度隨時(shí)間-載荷的變化規(guī)律。最后進(jìn)行了強(qiáng)度和剛度的校核計(jì)算,以最大應(yīng)力、變形、動剛度和橫梁的設(shè)計(jì)變量尺寸范圍為約束條件,建立了起重機(jī)橫梁結(jié)構(gòu)的優(yōu)化數(shù)學(xué)模型。(3)將小車和電葫蘆等起重設(shè)備作為整體,以相應(yīng)的沖擊系數(shù)和起升動載系數(shù)的形式表現(xiàn)在優(yōu)化過程中。最后在ANSYS Workbench中的Design explorer快速優(yōu)化模塊中,對本論文研究的單梁橋式起重機(jī)橫梁進(jìn)行了結(jié)構(gòu)輕量化研究。選取橫梁的截面相應(yīng)設(shè)計(jì)變量尺寸作為輸入?yún)?shù),應(yīng)力、應(yīng)變的最大值、動剛度和質(zhì)量的最小值為輸出參數(shù),通過參數(shù)優(yōu)化對比優(yōu)化前后橫梁結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度和動態(tài)分析結(jié)果,得到了給系列起重機(jī)橫梁的最優(yōu)設(shè)計(jì)參數(shù),使橫梁質(zhì)量達(dá)到最小,完成了本課題的研究目的。
【關(guān)鍵詞】：橋機(jī)橫梁 數(shù)學(xué)模型 設(shè)計(jì)尺寸參數(shù) 動力學(xué)分析 輕量化研究
【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TH215
【目錄】：

• 摘要8-9
• Abstract9-14
• 第1章 緒論14-25
• 1.1 課題研究的來源、背景和意義14-17
• 1.1.1 課題研究的來源14
• 1.1.2 課題研究的背景14-15
• 1.1.3 課題研究的意義15-17
• 1.2 橋式起重機(jī)在國內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀17-22
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢18-19
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢19-22
• 1.3 課題研究的目的與內(nèi)容22-24
• 1.3.1 課題研究的目的22
• 1.3.2 課題研究的內(nèi)容以及技術(shù)路線22-24
• 1.4 本章小結(jié)24-25
• 第2章 橋式起重機(jī)結(jié)構(gòu)簡介及其靜態(tài)特性分析25-37
• 2.1 橋式起重機(jī)橫梁結(jié)構(gòu)簡介25-26
• 2.2 有限元方法及有限元軟件ANSYS Workbench26-28
• 2.2.1 有限元法的提出和應(yīng)用26
• 2.2.2 ANSYS分析軟件的分析過程26-28
• 2.2.3 ANSYS的主要功能28
• 2.3 橋式起重機(jī)橫梁的有限元靜態(tài)分析28-36
• 2.3.1 橋式起重機(jī)橫梁結(jié)構(gòu)有限元模型的建立28-29
• 2.3.2 橋式起重機(jī)靜力學(xué)分析模型29-30
• 2.3.3 幾何模型及網(wǎng)格劃分30-31
• 2.3.4 橫梁結(jié)構(gòu)靜態(tài)分析及結(jié)果31-32
• 2.3.5 施加約束32
• 2.3.6 有限元計(jì)算結(jié)果分析32-36
• 2.4 本章小結(jié)36-37
• 第3章 單梁橋式起重機(jī)橫梁結(jié)構(gòu)的動態(tài)特性分析37-47
• 3.1 模態(tài)分析概述37
• 3.1.1 模態(tài)分析理論基礎(chǔ)37
• 3.2 有預(yù)應(yīng)力的模態(tài)分析37
• 3.3 橋式起重機(jī)橫梁結(jié)構(gòu)的模態(tài)分析37-39
• 3.3.1 模態(tài)分析的流程圖37-38
• 3.3.2 模態(tài)分析38-39
• 3.4 橋式起重機(jī)模態(tài)分析結(jié)果39-42
• 3.5 橋式起重機(jī)橫梁的諧響應(yīng)分析42-45
• 3.5.1 諧響應(yīng)分析的理論基礎(chǔ)42-43
• 3.5.2 橋式起重機(jī)橫梁結(jié)構(gòu)的諧響應(yīng)結(jié)果分析43-45
• 3.6 本章小結(jié)45-47
• 第4章 橋式起重機(jī)橫梁結(jié)構(gòu)不同工位的瞬態(tài)動力學(xué)分析47-60
• 4.1 單梁橋式起重機(jī)的主要性能參數(shù)48
• 4.2 橫梁結(jié)構(gòu)的瞬態(tài)動力學(xué)分析48-50
• 4.2.1 起升過程中時(shí)間-載荷的建模分析48-49
• 4.2.2 橫梁瞬態(tài)動力學(xué)求解流程49-50
• 4.3 瞬態(tài)動力學(xué)求解分析50-58
• 4.3.1 橫梁結(jié)構(gòu)對應(yīng)不同加載時(shí)間的動態(tài)特性響應(yīng)51-55
• 4.3.2 不同工位處橫梁的動態(tài)響應(yīng)55-58
• 4.4 本章小結(jié)58-60
• 第5章 橋式起重機(jī)橫梁結(jié)構(gòu)的輕量化研究60-75
• 5.1 優(yōu)化設(shè)計(jì)基本理論60-61
• 5.1.1 優(yōu)化設(shè)計(jì)基本概念60
• 5.1.2 橋式起重機(jī)橫梁結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)流程60-61
• 5.2 建立橋式起重機(jī)橫梁結(jié)構(gòu)的數(shù)學(xué)模型61-70
• 5.2.1 優(yōu)化設(shè)計(jì)變量和目標(biāo)函數(shù)的確定61-63
• 5.2.2 優(yōu)化過程分析63-66
• 5.2.3 優(yōu)化目標(biāo)隨設(shè)計(jì)變量的變化規(guī)律66-69
• 5.2.4 設(shè)計(jì)參數(shù)靈敏度分析69-70
• 5.3 優(yōu)化結(jié)果分析70-74
• 5.4 本章小結(jié)74-75
• 結(jié)論與展望75-77
• 結(jié)論75-76
• 展望76-77
• 參考文獻(xiàn)77-80
• 致謝80-81
• 附錄A 攻讀學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文81-82
• 附錄B 仿真主要程序82

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 王新榮,周洪林;HGD 81 A程序在橫梁結(jié)構(gòu)分析對比計(jì)算中的應(yīng)用[J];機(jī)床;1985年03期

2 孫生環(huán);陳學(xué)軍;白小舟;張鑫鵬;;ANSYS對柔性機(jī)庫大門橫梁結(jié)構(gòu)的分析校核[J];門窗;2010年06期

3 王志;張進(jìn)生;鞠修勇;;振動模態(tài)測試技術(shù)在金剛石圓盤鋸橫梁結(jié)構(gòu)優(yōu)化的應(yīng)用研究[J];金剛石與磨料磨具工程;2009年03期

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  本文關(guān)鍵詞：基于ANSYS的單梁橋式起重機(jī)橫梁結(jié)構(gòu)的動力學(xué)分析和輕量化研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：500070