摘要：門式起重機主梁作為其主要承載機構(gòu),結(jié)構(gòu)復雜,工作環(huán)境惡劣,對整機的工作性能有至關重要的影響。另外,主梁重量占整機重量30%以上,其輕量化研究也有較大的經(jīng)濟效益。本文以有限元分析為基礎,結(jié)合箱型結(jié)構(gòu)和桁架結(jié)構(gòu)各自優(yōu)點對門機結(jié)構(gòu)進行了改進,并分別對改進前后主梁截面尺寸進行了優(yōu)化,對原有門機進行了應力測試實驗,對比了實驗結(jié)果與仿真結(jié)果。本文研究結(jié)論如下：1.運用ANSYS軟件建立了門式起重機的有限元模型,選取起重機工作的六種典型工況進行靜力學分析。在此基礎上對主梁的截面尺寸進行了優(yōu)化,主梁重量減輕了5.9%,優(yōu)化效果較為明顯。2.對優(yōu)化之后的力學模型進行動態(tài)特性分析,提取前十階的模態(tài),垂直方向最大固有頻率滿足門式起重機動態(tài)剛度要求。借助瞬態(tài)動力學分析對起吊瞬間進行了分析,主梁的剛度和強度均滿足要求。3.對門式起重機的新結(jié)構(gòu)進行了試探性設計,在主梁上方增加桁架結(jié)構(gòu),優(yōu)化主梁的受力。在此基礎上對主梁截面進一步進行了優(yōu)化。通過優(yōu)化,起重機主梁重量減輕了32.08%,剛度與強度符合要求,這說明新的起重機結(jié)構(gòu)形式更加合理,達到了設計的要求,相比單純的尺寸優(yōu)化,經(jīng)濟效益更加明顯。4.進行了靜態(tài)應力... 

【文章來源】：中南大學湖南省211工程院校985工程院校教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：87 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
目錄
1 緒論
    1.1 研究的背景及意義
    1.2 門式起重機發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢分析
    1.3 門式起重機的有關概念
        1.3.1 結(jié)構(gòu)型式
        1.3.2 主要參數(shù)
        1.3.3 計算載荷與類別
    1.4 起重機現(xiàn)代設計方法
    1.5 機械優(yōu)化設計概述
    1.6 研究內(nèi)容和方法
2 門式起重機主梁靜態(tài)分析及截面尺寸優(yōu)化
    2.1 有限元法的基本理論
        2.1.1 有限元單元法的提出和應用
        2.1.2 有限元法的計算思路
        2.1.3 有限元法的解題步驟
    2.2 JMQ4540門式起重機技術參數(shù)
    2.3 起重機有限元模型的建立
        2.3.1 三維模型的建立
        2.3.2 單元類型的選擇
        2.3.3 分析工況及受力分析
    2.4 主梁靜態(tài)分析結(jié)果
    2.5 主梁截面尺寸優(yōu)化
        2.5.1 優(yōu)化方法選擇
        2.5.2 目標函數(shù)
        2.5.3 約束條件
        2.5.4 優(yōu)化結(jié)果及分析
    2.6 小結(jié)
3 主梁模態(tài)分析
    3.1 模態(tài)分析理論基礎
        3.1.1 系統(tǒng)動力學模型
        3.1.2 實模態(tài)分析
    3.2 吊重起升過程分析
    3.3 激勵分析
    3.4 響應求解
        3.4.1 受迫振動響應求解
        3.4.2 吊重加速上升階段響應求解
        3.4.3 穩(wěn)定起升過程的響應求解
    3.5 模態(tài)分析與機構(gòu)剛度間的關系
    3.6 模態(tài)求解
    3.7 結(jié)果分析
    3.8 小結(jié)
4 起吊過程動力學分析
    4.1 瞬態(tài)動力學分析理論
    4.2 吊重起吊瞬間動載系數(shù)分析
    4.3 彈性動力學系統(tǒng)模型以及預張緊時間的確定
        4.3.1 彈性動力學系統(tǒng)模型的建立
        4.3.2 預張緊時間的確定
    4.4 基于ANSYS的瞬態(tài)分析方法
        4.4.1 瞬態(tài)分析方法介紹
        4.4.2 阻尼的選取
        4.4.3 時間步長的選取
    4.5 瞬態(tài)動力學分析結(jié)果
        4.5.1 主梁等效應力分布
        4.5.2 主梁位移的時間歷程
    4.6 小結(jié)
5 起重機新型結(jié)構(gòu)及輕量化研究
    5.1 門式起重機改造方案
    5.2 門式起重機改造方式
    5.3 基于Hyerworks的主梁優(yōu)化
        5.3.1 Altair Optistruct結(jié)構(gòu)迭代優(yōu)化過程理論基礎
        5.3.2 設計變量的選取與定義
        5.3.3 狀態(tài)變量的選取與定義
        5.3.4 目標函數(shù)與門式起重機尺寸優(yōu)化數(shù)學模型的建立
        5.3.5 優(yōu)化模型的建立
        5.3.6 主梁優(yōu)化后的結(jié)果分析
    5.4 主梁優(yōu)化后的靜力學分析及模態(tài)分析
    5.5 小結(jié)
6 實驗與結(jié)果分析
    6.1 實驗目的與實驗原理
        6.1.1 實驗目的
        6.1.2 實驗原理
    6.2 實驗設備及實驗條件
        6.2.1 儀器設備
        6.2.2 實驗條件
    6.3 實驗方案
        6.3.1 起重機的工作狀況
        6.3.2 測試截面的確定以及應變片的布置
        6.3.3 加載方法
        6.3.4 測試前的準備工作
        6.3.5 實驗步驟
    6.4 數(shù)據(jù)處理與結(jié)果分析
    6.5 小結(jié)
7 全文總結(jié)與展望
    7.1 全文總結(jié)
    7.2 展望
參考文獻
攻讀學位期間主要的研究成果
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
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[3]機構(gòu)的工作級別與電機接電持續(xù)率的關系[J]. 侯屹,解勁東.  起重運輸機械. 2010(09)
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[5]汽車車架結(jié)構(gòu)多目標拓撲優(yōu)化方法研究[J]. 范文杰,范子杰,蘇瑞意.  中國機械工程. 2008(12)
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[8]橋式起重機動態(tài)剛性的有限元分析[J]. 陳道禮.  起重運輸機械. 2005(05)
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碩士論文
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[3]基于APDL的門式起重機有限元分析及優(yōu)化系統(tǒng)研究[D]. 丁保安.武漢理工大學 2012
[4]120噸龍門起重機結(jié)構(gòu)分析及基于遺傳算法的主梁結(jié)構(gòu)優(yōu)化[D]. 夏鋁.重慶大學 2011
[5]門式起重機結(jié)構(gòu)參數(shù)化有限元分析系統(tǒng)研究[D]. 劉標.西南交通大學 2011
[6]龍門起重機金屬結(jié)構(gòu)動力學研究[D]. 孫守勝.武漢理工大學 2008
[7]重型汽車車架的結(jié)構(gòu)有限元分析與輕量化設計研究[D]. 趙慧慧.南京航空航天大學 2007
[8]基于ANSYS的橋式起重機橋架結(jié)構(gòu)有限元動態(tài)分析研究[D]. 曾春.武漢理工大學 2006



本文編號：3631088