發(fā)布時(shí)間：2018-04-17 21:16

  本文選題：門(mén)式起重機(jī) + ANSYS　； 參考：《鄭州大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：隨著我國(guó)工業(yè)發(fā)展水平的不斷提高,起重機(jī)作為物料的搬運(yùn)和運(yùn)輸工具在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中發(fā)揮了越來(lái)越重要的角色。金屬結(jié)構(gòu)作為起重機(jī)結(jié)構(gòu)中最主要的組成部分,占結(jié)構(gòu)總重量的60%以上,對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化實(shí)現(xiàn)整機(jī)的輕量化,有助于提高起重機(jī)的工作性能和承載能力,達(dá)到節(jié)能減排目的。本文借助ANSYS軟件,綜合運(yùn)用有限元法、結(jié)構(gòu)力學(xué)、動(dòng)力學(xué)、靈敏度分析、優(yōu)化設(shè)計(jì)、屈曲分析等方法對(duì)門(mén)式起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究,具體工作如下:首先,針對(duì)門(mén)式起重機(jī)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn),運(yùn)用APDL語(yǔ)言建立了門(mén)式起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)的參數(shù)化有限元模型。確定其計(jì)算載荷和工況,對(duì)起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)進(jìn)行靜動(dòng)態(tài)分析,得到了結(jié)構(gòu)的位移、應(yīng)力分布云圖以及固有頻率和振型。其次,將靈敏度分析技術(shù)運(yùn)用到結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析當(dāng)中,通過(guò)對(duì)起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)總體積進(jìn)行靈敏度分析,選取對(duì)起重機(jī)結(jié)構(gòu)總體積影響較大的設(shè)計(jì)參數(shù)作為設(shè)計(jì)變量,以結(jié)構(gòu)靜強(qiáng)度、靜剛度和動(dòng)剛度作為約束條件,結(jié)構(gòu)總體積最小為目標(biāo)函數(shù),運(yùn)用ANSYS內(nèi)部的sub-problem優(yōu)化算法對(duì)起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)進(jìn)行了動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)。最后,利用ANSYS對(duì)優(yōu)化后的起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)進(jìn)行特征值屈曲分析,驗(yàn)證了優(yōu)化后整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,并得到結(jié)構(gòu)中易發(fā)生屈曲的區(qū)域,在此基礎(chǔ)上,對(duì)該局部區(qū)域發(fā)生屈曲的一些影響因素進(jìn)行了探討。經(jīng)過(guò)優(yōu)化改進(jìn),門(mén)式起重機(jī)箱型結(jié)構(gòu)的外形尺寸和部分截面尺寸有所減少,起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)總質(zhì)量減輕了19.7%。這種基于APDL的參數(shù)化建模、靈敏度分析及結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)優(yōu)化方法,可有效實(shí)現(xiàn)金屬結(jié)構(gòu)的輕量化,對(duì)其他起重機(jī)產(chǎn)品的輕量化設(shè)計(jì)提供了有益參考。
[Abstract]:With the development of industry in our country, crane plays a more and more important role in the development of national economy.Metal structure, as the most important part of crane structure, accounts for more than 60% of the total weight of the structure. Optimizing the structure to realize the whole machine lightweight is helpful to improve the crane's working performance and carrying capacity, and achieve the purpose of energy saving and emission reduction.In this paper, the metal structure of gantry crane is studied by means of ANSYS software, including finite element method, structural mechanics, dynamics, sensitivity analysis, optimization design and buckling analysis.According to the characteristics of gantry crane structure, the parameterized finite element model of gantry crane metal structure is established by using APDL language.The static and dynamic analysis of the crane metal structure is carried out, and the displacement, stress distribution cloud diagram, natural frequency and vibration mode of the structure are obtained.Secondly, the sensitivity analysis technology is applied to the structural optimization analysis. Through the sensitivity analysis of the total volume of the crane metal structure, the design parameters which have a great influence on the total volume of the crane structure are selected as the design variables.Taking the static strength, static stiffness and dynamic stiffness of the structure as the constraint conditions and the minimum of the total volume of the structure as the objective function, the dynamic optimization design of the crane metal structure is carried out by using the sub-problem optimization algorithm of the interior of ANSYS.Finally, the eigenvalue buckling analysis of the optimized metal structure is carried out by using ANSYS, which verifies the stability of the optimized whole structure, and obtains the region where buckling is easy to occur in the structure.Some factors affecting buckling in the local area are discussed.After optimization and improvement, the shape size and section size of gantry crane box structure are reduced, and the total mass of crane metal structure is reduced by 19.775.This parameterized modeling, sensitivity analysis and structural dynamic optimization method based on APDL can effectively realize the lightweight of metal structure and provide a useful reference for the lightweight design of other crane products.
【學(xué)位授予單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：TH21

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本文編號(hào)：1765312