本文關(guān)鍵詞：有限元法及CAE技術(shù)在現(xiàn)代機(jī)械工程中的應(yīng)用，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《大連理工大學(xué)》 2008年

基于有限元的臂架系統(tǒng)非線性分析方法研究及應(yīng)用

卜筠燕  

【摘要】： 臂架作為履帶起重機(jī)的主要承載結(jié)構(gòu)件,其設(shè)計(jì)和制造質(zhì)量直接關(guān)系著起重機(jī)的整機(jī)安全性。對(duì)大型履帶起重機(jī)的長(zhǎng)臂架系統(tǒng),一般臂架柔度較大,而且在起臂和作業(yè)時(shí)均受自重與軸向載荷的作用,從而導(dǎo)致大變形和應(yīng)力,屬于非線性范疇。為了改善其應(yīng)力及變形,需要增加腰繩輔助裝置,但這使得受力分析變得更為復(fù)雜。本文的目的在于研究臂架系統(tǒng)的非線性計(jì)算方法,將其應(yīng)用于超長(zhǎng)臂架系統(tǒng)的分析及腰繩結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算中,分析其非線性影響,進(jìn)而掌握這類臂架的受力規(guī)律,指導(dǎo)實(shí)際設(shè)計(jì)。 本文根據(jù)幾何非線性有限元分析理論,采用穩(wěn)定函數(shù)法和帶動(dòng)坐標(biāo)的混合法,對(duì)臂架系統(tǒng)幾何非線性的兩個(gè)主要影響因素(大變形效應(yīng)和彎矩軸向力組合效應(yīng))進(jìn)行處理;針對(duì)臂架系統(tǒng),提出了有限元計(jì)算的模型簡(jiǎn)化方法以及邊界條件的模擬方法,并在此基礎(chǔ)上編制了用于臂架系統(tǒng)非線性分析的有限元程序,通過(guò)計(jì)算說(shuō)明了臂架系統(tǒng)的非線性影響不容忽視。本文還研究了臂架系統(tǒng)的非線性分析在ANSYS中的實(shí)現(xiàn)方法,將其計(jì)算結(jié)果與本文所提出實(shí)現(xiàn)方法的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,驗(yàn)證了本文所提出的實(shí)現(xiàn)方法和程序的合理性、可行性。最后,本文將臂架系統(tǒng)非線性分析的有限元程序應(yīng)用于腰繩設(shè)計(jì)中,以大連理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院和徐工集團(tuán)徐州重型機(jī)械有限公司合作開(kāi)發(fā)的450t履帶起重機(jī)為實(shí)例,研究了腰繩計(jì)算中的非線性影響,對(duì)腰繩設(shè)計(jì)參數(shù)(包括腰繩長(zhǎng)度及安裝位置)作了影響分析,提出了補(bǔ)償式腰繩結(jié)構(gòu),并且驗(yàn)證了該結(jié)構(gòu)的有效性。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2008
【分類號(hào)】：TU646
【目錄】：

摘要4-5

Abstract5-8

1 緒論8-13

1.1 履帶起重機(jī)概述8-10

1.1.1 履帶起重機(jī)的結(jié)構(gòu)組成8-9

1.1.2 履帶起重機(jī)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)9-10

1.2 課題研究的背景10

1.3 課題研究的目的及方法討論10-12

1.4 本文的主要研究?jī)?nèi)容12-13

2 臂架系統(tǒng)幾何非線性分析的有限元法13-29

2.1 臂架系統(tǒng)的幾何非線性分析13-22

2.1.1 臂架系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)13-15

2.1.2 臂架系統(tǒng)的幾何非線性因素15-22

2.2 幾何非線性有限元方程的數(shù)值解法22-26

2.2.1 增量法22-23

2.2.2 迭代法23-24

2.2.3 混合法24

2.2.4 帶動(dòng)坐標(biāo)的混合法24-26

2.3 非線性分析中關(guān)鍵問(wèn)題的處理26-28

2.3.1 增量步長(zhǎng)選擇26-27

2.3.2 收斂準(zhǔn)則27-28

2.4 本章小結(jié)28-29

3 臂架系統(tǒng)非線性分析有限元程序的實(shí)現(xiàn)29-43

3.1 臂架系統(tǒng)的有限元模型29-32

3.1.1 臂架系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成29

3.1.2 模型的簡(jiǎn)化方法29-32

3.2 臂架系統(tǒng)模型邊界條件的模擬方法32-35

3.2.1 邊界條件32-33

3.2.2 模擬方法33-35

3.3 臂架系統(tǒng)非線性分析程序35-40

3.3.1 程序的特點(diǎn)、功能和適用范圍35-36

3.3.2 程序的內(nèi)部規(guī)定36-37

3.3.3 程序的內(nèi)部結(jié)構(gòu)37-38

3.3.4 非線性計(jì)算主程序38-40

3.4 臂架系統(tǒng)的非線性影響分析40-42

3.5 本章小結(jié)42-43

4 臂架系統(tǒng)非線性分析在ANSYS中的實(shí)現(xiàn)43-52

4.1 ANSYS軟件簡(jiǎn)介43-44

4.2 臂架系統(tǒng)的單元選取44-45

4.3 幾何非線性在ANSYS中的分析方法45-48

4.3.1 牛頓—拉普森方法(NR方法)45-46

4.3.2 結(jié)構(gòu)非線性分析的一般步驟46-48

4.4 算例分析與結(jié)果對(duì)比48-50

4.5 本章小結(jié)50-52

5 臂架系統(tǒng)非線性分析程序在腰繩設(shè)計(jì)中的應(yīng)用52-67

5.1 腰繩輔助裝置簡(jiǎn)介52-53

5.2 腰繩計(jì)算中的非線性影響分析53-55

5.3 腰繩設(shè)計(jì)參數(shù)影響分析55-60

5.3.1 腰繩長(zhǎng)度影響分析55-57

5.3.2 腰繩安裝位置影響分析57-60

5.4 超起型臂架系統(tǒng)腰繩設(shè)計(jì)60-66

5.4.1 補(bǔ)償式腰繩工作原理61-64

5.4.2 算例分析64-66

5.5 本章小結(jié)66-67

結(jié)論67-68

參考文獻(xiàn)68-70

攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況70-71

致謝71-72

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【引證文獻(xiàn)】

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1 陳哲;王松亭;劉林超;姚慶釗;黃學(xué)玉;;大跨度鋼引橋力學(xué)性能的ANSYS分析[J];信陽(yáng)師范學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2006年02期

2 韓雪松;馮莉梅;;ANSYS在混凝土旋轉(zhuǎn)樓梯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J];天津城市建設(shè)學(xué)院學(xué)報(bào);2006年04期

3 余穗霞;;基于有限元的鋼筋混凝土空心板受力性能分析[J];廣東建材;2010年02期

4 吳輝琴;謝肖禮;王波;臧華;;加固混凝土梁的有限元分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)[J];廣西工學(xué)院學(xué)報(bào);2006年03期

5 周淑文;張思奇;張國(guó)忠;;混凝土泵車臂架瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析[J];建筑機(jī)械;2006年19期

6 武云鵬;邵弘;方琦;;筒倉(cāng)結(jié)構(gòu)電算分析及工程應(yīng)用[J];建筑科學(xué);2007年05期

7 梁召峰;周光平;張亦慧;;大尺寸長(zhǎng)條形超聲塑焊焊頭的優(yōu)化設(shè)計(jì)[J];機(jī)械設(shè)計(jì)與制造;2009年02期

8 張濤;周凱;周承鳴;;基于ANSYS的電力變壓器三維磁場(chǎng)分析[J];西華大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2008年05期

9 張雷順;胡志超;馮娜;孫大為;;箱型鋼筋混凝土倒虹吸管非線性有限元分析[J];河南科學(xué);2010年06期

10 阿肯江.托呼提;亓國(guó)慶;;基于ANSYS的木框架有限元靜力彈塑性分析[J];地震工程與工程振動(dòng);2007年04期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 李俊;陳曉東;張海;陳榮盛;孟虎;姚斌;;聚氨酯/橡膠復(fù)合輪胎溫度場(chǎng)的有限元分析[A];中國(guó)聚氨酯工業(yè)協(xié)會(huì)第十五次年會(huì)論文集[C];2010年

2 胡鋼;付強(qiáng);;倒虹吸與土體相互作用研究[A];第17屆全國(guó)結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（第Ⅲ冊(cè)）[C];2008年

3 任小強(qiáng);陳務(wù)軍;付功義;董石麟;;ANSYS在分析局部雙層網(wǎng)殼幾何非線性時(shí)的應(yīng)用[A];第十屆空間結(jié)構(gòu)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2002年

4 章榮發(fā);鐘保蒙;;計(jì)算機(jī)在白鶴梁交通廊道有限元分析中的應(yīng)用與發(fā)展[A];第十三屆全國(guó)工程建設(shè)計(jì)算機(jī)應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2006年

5 李春雷;楊靖;陳宏義;;自動(dòng)扶梯桁架的有限元分析[A];第三屆中國(guó)CAE工程分析技術(shù)年會(huì)論文集[C];2007年

6 王永召;田旺生;楊明旺;衛(wèi)旭敏;;ANSYS單元生死技術(shù)在模擬導(dǎo)管架建造過(guò)程中應(yīng)用[A];第十五屆中國(guó)海洋（岸）工程學(xué)術(shù)討論會(huì)論文集(下)[C];2011年

7 劉振華;樓昕;孫紹霞;李鶴;;基于ANSYS的圓孔蜂窩曲梁靜力有限元分析[A];計(jì)算機(jī)技術(shù)在工程建設(shè)中的應(yīng)用——第十三屆全國(guó)工程建設(shè)計(jì)算機(jī)應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2006年

8 張慧;楊敏;李琳;;ANSYS二次開(kāi)發(fā)技術(shù)在側(cè)向受荷樁土分析中的應(yīng)用[A];第二屆全國(guó)巖土與工程學(xué)術(shù)大會(huì)論文集（上冊(cè)）[C];2006年

9 盧家森;;基于ANSYS的膜結(jié)構(gòu)初始形態(tài)設(shè)計(jì)[A];第五屆全國(guó)現(xiàn)代結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2005年

10 房也;巴德純;張以忱;杜文強(qiáng);孫寶玉;;釹鐵硼快速凝固過(guò)程溫度場(chǎng)ANSYS模擬[A];真空技術(shù)與表面工程——第九屆真空冶金與表面工程學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2009年

中國(guó)重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 趙輝;[N];機(jī)電商報(bào);2009年

2 ;[N];中國(guó)計(jì)算機(jī)報(bào);2005年

3 ;[N];中國(guó)航空?qǐng)?bào);2004年

4 ;[N];中國(guó)航空?qǐng)?bào);2002年

5 ;[N];中國(guó)航空?qǐng)?bào);2005年

6 記者 李大慶;[N];科技日?qǐng)?bào);2000年

7 ;[N];中國(guó)航空?qǐng)?bào);2004年

8 張鐵鈞;[N];中國(guó)航空?qǐng)?bào);2003年

9 焦立新;[N];中國(guó)航空?qǐng)?bào);2004年

10 曹磊 古遠(yuǎn)興 卿華 王衛(wèi)國(guó) 范志強(qiáng) 王梅;[N];中國(guó)航空?qǐng)?bào);2004年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 李維濤;深基坑工程三維仿真分析系統(tǒng)開(kāi)發(fā)研究[D];同濟(jì)大學(xué);2007年

2 曹品魯;潛孔錘沖擊擠密鉆進(jìn)機(jī)理及擠密鉆頭的設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)研究[D];吉林大學(xué);2007年

3 范文杰;挖掘裝載機(jī)裝載工作裝置動(dòng)力分析、動(dòng)態(tài)應(yīng)力仿真研究及動(dòng)臂結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化[D];吉林大學(xué);2006年

4 孫明禮;磁性液體粘性減阻的實(shí)驗(yàn)研究[D];北京交通大學(xué);2008年

5 段宏偉;高壓靜電紡絲機(jī)設(shè)計(jì)及靜電場(chǎng)優(yōu)化研究[D];東北林業(yè)大學(xué);2008年

6 彭濤;脈沖強(qiáng)磁體分析設(shè)計(jì)的理論與實(shí)踐[D];華中科技大學(xué);2005年

7 齊航;殼體幾何非線性有限元與三維彈性動(dòng)力時(shí)域直接積分邊界元法[D];清華大學(xué);1999年

8 王斌華;基于流固耦合理論的混凝土泵車動(dòng)力響應(yīng)與疲勞強(qiáng)度研究[D];長(zhǎng)安大學(xué);2009年

9 張鴻;大跨度斜拉橋幾何非線性及施工控制研究[D];華中科技大學(xué);2008年

10 戴麗;基于柔性多體動(dòng)力學(xué)的混凝土泵車臂架系統(tǒng)的建模與仿真[D];東北大學(xué);2008年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 卜筠燕;基于有限元的臂架系統(tǒng)非線性分析方法研究及應(yīng)用[D];大連理工大學(xué);2008年

2 蔣堃;基于有限元軟件平臺(tái)的橋梁構(gòu)件自動(dòng)計(jì)算[D];華中科技大學(xué);2005年

3 蔣海江;起升動(dòng)載激勵(lì)下門座起重機(jī)臂架系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性研究[D];武漢理工大學(xué);2006年

4 徐超;高速旋轉(zhuǎn)臺(tái)振頻分析[D];南京理工大學(xué);2009年

5 吳博;切口梁彎扭屈曲承載力有限元研究[D];西安建筑科技大學(xué);2007年

6 王利平;薄壁箱體內(nèi)模現(xiàn)澆空心筏板基礎(chǔ)內(nèi)力分析及設(shè)計(jì)方法研究[D];鄭州大學(xué);2007年

7 洪榮華;高速永磁同步電主軸的設(shè)計(jì)及熱態(tài)特性研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2007年

8 歐賀國(guó);雷達(dá)陣列天線結(jié)構(gòu)的有限元分析與實(shí)驗(yàn)研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2005年

9 劉德作;單臂架起重機(jī)臂架結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)研究[D];武漢理工大學(xué);2007年

10 任世杰;塔式起重機(jī)臂架有限元分析系統(tǒng)設(shè)計(jì)及研究[D];長(zhǎng)安大學(xué);2009年

  本文關(guān)鍵詞：有限元法及CAE技術(shù)在現(xiàn)代機(jī)械工程中的應(yīng)用，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：203808