門式起重機結(jié)構(gòu)強度與結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計研究

發(fā)布時間：2020-07-30 03:54

【摘要】：本文詳細(xì)闡述了有限單元法的基本思想、力學(xué)基礎(chǔ)以及屈曲穩(wěn)定性分析等基本理論，具體說明了有限元分析軟件MSC／NASTRAN的功能和它的開放式結(jié)構(gòu)以及MSC／PATRAN的主要特點。本文的研究工作主要集中在分析大型桁架式門式起重機的強度、剛度和穩(wěn)定性以及優(yōu)化設(shè)計這些方面。本文以桁架式門式起重機為研究對象，用MSC／PATRAN建立起重機仿真模型后，綜合分析起重機各種工作工況，選擇四個典型工況，用MSC／NASTRAN進行強度分析，得到各個工況該起重機的最大應(yīng)力值和最大應(yīng)力位置以及應(yīng)力分布，最大應(yīng)力91.2MPa，強度儲備較大，有進一步優(yōu)化的必要；通過對各個工況的屈曲穩(wěn)定性分析，可以看出穩(wěn)定系數(shù)均大于規(guī)定值，說明該起重機滿足穩(wěn)定性要求；接著在MSC／NASTRAN中定義設(shè)計變量，確定設(shè)計目標(biāo)，限制約束上下限，進行靈敏度分析和優(yōu)化設(shè)計。結(jié)果表明：最大應(yīng)力值增大，充分利用了材料，有效的減輕了重量，應(yīng)力分布也更加合理。本次研究結(jié)果表明用MSC／NASTRAN建模分析可以節(jié)省人力物力，又有比較高的模擬精度，對于工程實際是相當(dāng)有幫助的，可以提高起重機結(jié)構(gòu)設(shè)計水平，使得起重機結(jié)構(gòu)更加合理，滿足當(dāng)今社會發(fā)展的需求，也顯示了MSC／NASTRAN在強度分析和優(yōu)化設(shè)計中的作用和意義，本論文的研究方法適用于指導(dǎo)任何其他類型機械的分析。
【學(xué)位授予單位】：長安大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2004
【分類號】：TH213
【圖文】：

門式起重機,支腿,橫梁,起重機

長安大學(xué)碩士學(xué)位淪文圖1一1析架式門式起重機如圖1一1所示該析架式門式起重機主要由主析架、八字形支腿、支腿橫梁等組成。它的兩根主梁都是由三角析架組合成的封閉空間結(jié)構(gòu)。析架中各桿件在節(jié)點處通常采用節(jié)點板來連接，為了節(jié)約材料，支腿和支腿橫梁均采用析架結(jié)構(gòu)。該起重機主要為某高速公路某橋梁的修復(fù)而設(shè)計的。根據(jù)橋梁修復(fù)要求，起重機主要有以下結(jié)構(gòu)參數(shù)和性能指標(biāo):起重量Q:50噸小車自重G:4噸跨度L:24米起重機凈高h(yuǎn):36米支腿側(cè)面寬度:22米1.2.2本論文的研究內(nèi)容由于該起重機全部采用空間析架結(jié)構(gòu)，且起重機支腿相當(dāng)高，為了保證結(jié)構(gòu)既安全可靠又節(jié)約鋼材，本文運用有限元的方法對該門式起重機進行結(jié)構(gòu)分析，使用有限元分析軟件MSC/P/汀RAN、MSC/NASTRAN分別對其進行幾何建模、有

云紋圖,工況,靜載,應(yīng)力

3.3門式起重機強度和剛度分析建立好模型后，用MSC/NASTRAN進行強度、剛度分析，得到以F結(jié)果:工況一分析應(yīng)力云紋圖如圖3一2所示:最大變形量為0.0425m，最大應(yīng)力為723MPa，位于主梁中心。而A3鋼許用應(yīng)力為160MPa，故滿足靜強度要求。由于大門機預(yù)拱度為20mm，故大門機撓跨比為:△0.0425一0.021=—二—二—<12410671700故該工況下，大門機剛度可達到要求。工況二分析應(yīng)力云紋圖如圖3一3所示。最大變形量為0.0954m，位于主梁中心，最大應(yīng)力為91.2MPa，位于小車橫向移動方向與主梁相連接的支腿處。從圖中可知

云紋圖,工況,橫向移動,小車