本文關(guān)鍵詞：船載起重機臂架有限元分析及優(yōu)化　出處：《江蘇大學》2016年碩士論文　論文類型：學位論文

  更多相關(guān)文章： 船載起重機臂架 響應(yīng)面法 優(yōu)化設(shè)計 ANSYS Workbench

【摘要】：隨著全球經(jīng)濟一體化不斷發(fā)展和國家間的貿(mào)易往來日益頻繁,船載起重機作為水上運輸重要配套設(shè)備發(fā)揮著越來越重要的作用。船載起重機是一種在水上進行起重作業(yè)的特殊起重機,應(yīng)用非常廣泛,如船舶甲板上貨物的裝卸作業(yè)以及近年來海上大型項目(跨海大橋的建設(shè)、海上石油的開發(fā)等)順利開展所需的吊裝作業(yè)都要靠船載起重機來完成。目前船載起重機正朝著大起重量、低自重的趨勢發(fā)展;臂架作為船載起重機核心部件,其重量大約占到整機的五分之一,并且它還直接承受吊重載荷及其它各種外載荷,所以其結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)劣直接影響船載起重機的總體性能及重量。因此,為增強船載起重機械企業(yè)在市場上的競爭力,臂架設(shè)計過程中不僅要滿足強度、剛度及穩(wěn)定性等安全性能指標,還應(yīng)盡量減輕臂架自身重量、降低生產(chǎn)制造成本和使用能耗。本文以25m/10t船載起重機臂架為研究對象,針對臂架安全性能和制造成本等問題,采用有限元仿真軟件分析臂架的強度和剛度等性能,并在此基礎(chǔ)上對臂架截面尺寸進行優(yōu)化設(shè)計;其主要研究內(nèi)容如下:首先,闡明起重機工作原理,并通過傳統(tǒng)解析法對臂架截面進行了強度計算校核,以此作為有限元分析的基礎(chǔ)。然后,提出臂架的簡化方案,利用SolidWorks建立臂架模型,并采用ANSYS Workbench對該臂架模型進行有限元靜力學、模態(tài)及屈曲穩(wěn)定性等分析。通過有限元靜力學分析臂架在不同仰角下結(jié)構(gòu)的強度和剛度情況,分析發(fā)現(xiàn)臂架在水平工況下最危險,但此工況下臂架最大應(yīng)力和最大位移仍然遠遠小于許用安全值,存在一定的優(yōu)化空間;通過模態(tài)分析獲得了該臂架模型的自振頻率和振型圖,并驗證了該模型滿足臂架對動剛度要求。通過屈曲分析得到屈曲載荷因子和振型圖,可以確定臂架失穩(wěn)時的臨界應(yīng)力值以及屈曲發(fā)生的位置,并驗證了臂架在兩種極端工況下能夠滿足穩(wěn)定性要求。最后以最優(yōu)拉丁試驗設(shè)計方法和響應(yīng)面法結(jié)合和粒子群優(yōu)化算法三者的結(jié)合,通過很少的計算量就獲得一個滿足臂架應(yīng)力和變形要求以及有效降低臂架質(zhì)量的一個新的臂架截面尺寸;最終的優(yōu)化結(jié)果使臂架重量減輕了15.3%,可產(chǎn)生可觀經(jīng)濟效益。本文運用參數(shù)化建模、有限元仿真、試驗設(shè)計、構(gòu)建響應(yīng)面近似模型以及粒子群智能優(yōu)化算法的一整套流程可以為其它工程上結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計提供參考。
【學位授予單位】：江蘇大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U664.43

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本文編號：1326877