【摘要】：隨著我國起重機等重型機械制造業(yè)的迅猛發(fā)展，在滿足起重機起升高度更高、起升重量更大的前提下，如果起重機的自身重量更輕，就會更易于安裝和運輸，以此降低運行成本。塔式起重機主要采用桁架結構，其力學性能優(yōu)勢十分顯著。因此，，合理地對塔機桁架結構進行優(yōu)化設計，有效分配載荷，使其各桿件能夠更大限度地承受載荷，對最終減輕起重機結構重量是十分有意義的。本文以QTZ40塔式起重機臂架結構為研究對象，基于結構仿生優(yōu)化設計思想，對臂架結構進行了仿生優(yōu)化設計。論文主要內容如下： （1）首先介紹了桁架結構優(yōu)化理論的研究概況，簡述了起重機桁架式臂架結構優(yōu)化設計的研究現狀和發(fā)展趨勢，引入了結構仿生設計思想，闡述了結構仿生的概念及研究現狀，分析了結構仿生的三大理論基礎、基本流程和相似性評價標準。 （2）簡要介紹了塔式起重機臂架的基本參數和構型規(guī)律，利用APDL語言建立臂架的有限元模型，并利用ANSYS對臂架進行了靜力學分析，得到臂架的最大位移、最大應力，并對分析結果進行了校核。為了更好的了解臂架的結構特性，本文采用ANSYS中的Block Lanczos方法對臂架進行了模態(tài)分析，并提取了前四階模態(tài)固有頻率。 （3）結合相似性評價標準，確定王蓮為仿生原型，并結合植物形態(tài)學，研究、分析王蓮葉脈的構型規(guī)律，發(fā)現其符合黃金分割定律，即生物界中存在的“魯德維格定律”，結合黃金分割定律對仿生原型進行了簡化，利用ANSYS Workbench分析軟件對臂架進行拓撲優(yōu)化，結合臂架拓撲優(yōu)化結果確定了臂架的仿生優(yōu)化設計方案。 （4）建立了仿生臂架的有限元模型，并對仿生結構進行靜力學分析和模態(tài)分析，分析結果顯示，仿生模型較原模型在減重、強度、剛度、穩(wěn)定性等方面取得了較好的優(yōu)化效果，結果證明結構仿生設計方法在起重機桁架式臂架結構的優(yōu)化設計中確實有效可行。
【學位授予單位】：中北大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TH213.3;TB17

【參考文獻】

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本文編號：2561094