基于CAE的船舶起重機塔體結(jié)構(gòu)優(yōu)化與可靠性研究

發(fā)布時間：2020-06-05 23:37

【摘要】：隨著我國經(jīng)濟貿(mào)易顯著加強,國家對外進出口額逐年增加,由此而帶來的港口和船舶貨運吞吐量也大幅增長。船舶起重機是大型船舶必備的自裝卸機械,具有靈活,便捷,適應(yīng)性廣等優(yōu)點,其應(yīng)用越來越廣,作用愈來愈大,同時對起重機的技術(shù)要求也越來越高。尤其是計算機技術(shù)的廣泛應(yīng)用,促使了許多跨學(xué)科的先進設(shè)計方法出現(xiàn),推動了起重機新的設(shè)計技術(shù)和制造技術(shù)的提高。激烈的國際市場競爭也越來越依賴于技術(shù)的競爭。這些都促使起重機的技術(shù)性能進入嶄新的發(fā)展階段。本文運用CAE技術(shù)對船舶起重機塔體結(jié)構(gòu)進行了結(jié)構(gòu)靜力分析,以及優(yōu)化和可靠性研究,主要研究內(nèi)容如下: 1.應(yīng)用軟件ANSYS對復(fù)雜塔體結(jié)構(gòu)進行建模研究,探索建立符合力學(xué)模型的空間非規(guī)則結(jié)構(gòu)的建模方法;分析塔體結(jié)構(gòu)的承載能力,為塔體結(jié)構(gòu)的設(shè)計和優(yōu)化提供依據(jù)和指導(dǎo)。 2.對某型號的船舶起重機塔體結(jié)構(gòu)的受力和邊界條件約束進行了分析,采用兩種不同的約束方式,建立有限元模型進行對比,從中得出了一些有意義的結(jié)論。 3.針對該塔體結(jié)構(gòu)模型復(fù)雜,編制常規(guī)的APDL命令流分析困難,本文著重闡述了一種新的實現(xiàn)方法,并用這種方法重建出塔體結(jié)構(gòu)的有限元模型,并將這種方法建立的命令流文件成功應(yīng)用于塔體結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計和可靠性分析中。 4.對塔體結(jié)構(gòu)的優(yōu)化進行了研究,采用合適的優(yōu)化策略和優(yōu)化算法,在保證塔體結(jié)構(gòu)承載能力的前提下,有效降低塔體結(jié)構(gòu)自重。 5.對優(yōu)化后的塔體結(jié)構(gòu)進行了可靠性分析,針對該塔體結(jié)構(gòu)多孔多門的缺陷結(jié)構(gòu),按有關(guān)理論計算了鋼材屈服強度的均值和方差。使用蒙特卡羅(Monte Carlo)方法進行求解,重點進行了該塔體結(jié)構(gòu)的可靠性統(tǒng)計結(jié)果和趨勢結(jié)果的分析研究。
【圖文】：

起重機,船舶,實物

課題背景本文所研究的對象是中國船舶重工集團公司下屬的某廠為國外某公司設(shè)計制造的一種新型船舶起重機的塔體結(jié)構(gòu)。如圖1一1所示，該起重機由臂架、塔體、基柱三大構(gòu)件組成，具有結(jié)構(gòu)簡單，體積輕巧，起重量大，可全方位回轉(zhuǎn)等優(yōu)點�，F(xiàn)代市場經(jīng)營理念要求公司以較少的產(chǎn)品品種和規(guī)格來適應(yīng)最廣泛的用途，降低成本，提高產(chǎn)量，實施產(chǎn)品系列化戰(zhàn)略。因此，要求對該型號船舶起重機現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的承載能力進行詳細的分析，為該系列起重機結(jié)構(gòu)改進提供依據(jù)和指導(dǎo)，同時從經(jīng)濟性角度出發(fā)，要求對其進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計和研究

示意圖,塔體,底座模型,放大圖