本文關(guān)鍵詞：U型門式起重機參數(shù)化設(shè)計及有限元分析系統(tǒng)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展、生產(chǎn)規(guī)模的擴大和自動化技術(shù)的持續(xù)性提高，使得起重機在現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)中的地位越來越突出。U型門式起重機金屬結(jié)構(gòu)由于其在承載能力和過腿空間等方面的優(yōu)勢，主要用于港口、碼頭、鐵路貨場等地，作為一種專用的用于集裝箱搬運的起重設(shè)備。隨著對其使用規(guī)模的不斷擴大，在實際使用的過程中逐漸暴露出其結(jié)構(gòu)所存在的一些問題。傳統(tǒng)設(shè)計方法無論在設(shè)計水平還是在設(shè)計效率方面均難以滿足現(xiàn)代化的生產(chǎn)需求[1]。起重機設(shè)計急需采用先進的設(shè)計方法和手段，以縮短設(shè)計周期、提高整機的性能從而推動整個行業(yè)的發(fā)展。 因此，本文基于ANSYS的有限元分析技術(shù)和AutoCAD的二次開發(fā)語言O(shè)bjectARX進行門式起重機金屬結(jié)構(gòu)參數(shù)化有限元分析及設(shè)計系統(tǒng)的開發(fā)，以期達到快速準(zhǔn)確的設(shè)計門式起重機金屬結(jié)構(gòu)的目的，使其在功能性、準(zhǔn)確性、可靠性和經(jīng)濟性等方面的功能更加完善。課題主要的研究內(nèi)容如下： （1）以50t，30m跨度的U型門式起重機金屬結(jié)構(gòu)為研究對象，基于C++，采用傳統(tǒng)設(shè)計方法進行起重機金屬結(jié)構(gòu)的設(shè)計，，并實現(xiàn)了同類型起重機金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計的參數(shù)化，避免了繁瑣重復(fù)的計算。 （2）基于ObjectARX對AutoCAD進行二次開發(fā)，在AutoCAD通用程序框架下開發(fā)門式起重機金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計及參數(shù)化繪圖的專用命令，成功地開發(fā)出用于門式起重機金屬結(jié)構(gòu)專用參數(shù)化設(shè)計及繪圖的嵌入式軟件。 （3）運用ANSYS的參數(shù)化設(shè)計語言APDL，建立U型門式起重機金屬結(jié)構(gòu)參數(shù)化有限元分析程序，自動實現(xiàn)建立結(jié)構(gòu)的參數(shù)化模型、進行有限元網(wǎng)格劃分、施加邊界約束條件和后處理等有限元分析功能。有限元軟件分析結(jié)果與傳統(tǒng)理論計算結(jié)果的一致性證明了包括建模、分網(wǎng)及施加邊界約束條件等有限元分析過程的正確性。通過多工況條件下起重機主梁加勁肋對主梁強度、剛度影響的有限元分析，不但取得了與傳統(tǒng)理論相一致的結(jié)果，而且定量給出了影響的大小。 （4）在前面理論計算及有限元分析的基礎(chǔ)上，運用ANSYS軟件強大的模態(tài)分析計算能力[2]，完成了門式起重機在兩種不同載荷工況條件下的的一階自振頻率和相應(yīng)的振形，為起重機金屬結(jié)構(gòu)的動剛度要求提供判斷依據(jù)。 （5）以主梁截面尺寸作為設(shè)計變量，主梁最大應(yīng)力和最大變形為狀態(tài)變量（即約束條件），主梁重量為目標(biāo)函數(shù)，完成了起重機主梁的優(yōu)化設(shè)計，達到了主梁結(jié)構(gòu)輕量化的目的。 本論文以大型有限元分析軟件ANSYS為工具，以ANSYS的參數(shù)化設(shè)計語言APDL為手段，針對目前起重機在傳統(tǒng)設(shè)計方面的不足，旨在運用現(xiàn)代設(shè)計方法對起重機設(shè)計做一些嘗試性的探索。論文將重點放在了對理論方法的研究上，若要應(yīng)用于實際生產(chǎn)，還需要做進一步的實驗驗證。
【關(guān)鍵詞】：起重機金屬結(jié)構(gòu) 參數(shù)化設(shè)計 ObjectARX ANSYS 加勁肋 有限元分析 優(yōu)化設(shè)計
【學(xué)位授予單位】：太原科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TH213.5
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-8
• 目錄8-12
• 第一章 緒論12-20
• 1.1 門式起重機金屬結(jié)構(gòu)概述12-13
• 1.2 龍門起重機結(jié)構(gòu)的發(fā)展趨勢13
• 1.3 起重機的研究現(xiàn)狀13-14
• 1.4 起重機現(xiàn)代設(shè)計方法概述14-18
• 1.4.1 優(yōu)化設(shè)計14-15
• 1.4.2 有限元設(shè)計15-17
• 1.4.3 計算機輔助設(shè)計（CAD）17
• 1.4.4 可靠性設(shè)計17-18
• 1.5 選題背景及研究內(nèi)容18-19
• 1.5.1 課題研究的背景及意義18
• 1.5.2 課題來源18-19
• 1.5.3 課題的研究內(nèi)容及采用方法19
• 1.6 本章小結(jié)19-20
• 第二章 主梁力學(xué)計算20-42
• 2.1 參數(shù)定義20-21
• 2.1.1 設(shè)計參數(shù)20
• 2.1.2 主梁截面參數(shù)20
• 2.1.3 計算主梁截面特性20-21
• 2.2 主梁載荷計算21-24
• 2.2.1 主梁自重載荷21
• 2.2.2 主梁移動載荷21
• 2.2.3 小車制動慣性力21-22
• 2.2.4 大車起制動慣性力22
• 2.2.5 大車起制動滿載小車產(chǎn)生的慣性力22
• 2.2.6 風(fēng)載荷計算22-23
• 2.2.7 起重機偏斜運行的水平側(cè)向載荷23
• 2.2.8 主梁扭轉(zhuǎn)載荷23-24
• 2.3 主梁內(nèi)力計算24-28
• 2.3.1 主梁垂直方向均布自重載荷24-25
• 2.3.2 滿載小車引起的內(nèi)力計算（垂直方向）25-26
• 2.3.3 大車制動主梁慣性力引起的內(nèi)力計算（水平方向）26-27
• 2.3.4 大車制動小車慣性力引起的內(nèi)力計算（水平方向）27
• 2.3.5 小車制動引起的垂直內(nèi)力計算（水平方向）27
• 2.3.6 主梁風(fēng)載荷引起的水平內(nèi)力計算（水平方向）27-28
• 2.3.7 小車和物品風(fēng)載荷引起的水平內(nèi)力計算（水平方向）28
• 2.4 主梁內(nèi)力合成28-30
• 2.5 主梁強度計算30-32
• 2.6 主梁疲勞強度計算32-33
• 2.6.1 驗算主腹板受拉翼緣焊縫④的疲勞強度32
• 2.6.2 驗算橫隔板下端焊縫與主腹板連接處⑤的疲勞強度32-33
• 2.7 主梁靜剛度計算33-34
• 2.7.1 滿載小車位于跨中33-34
• 2.7.2 滿載小車位于有效懸臂端34
• 2.8 主梁穩(wěn)定性計算34-39
• 2.8.1 主梁整體穩(wěn)定性34
• 2.8.2 主梁加勁肋布置34-35
• 2.8.3 主梁局部穩(wěn)定性的計算35-39
• 2.9 主梁的翹度和拱度39-40
• 2.10 主梁動剛度計算40
• 2.10.1 滿載小車位于跨中時的垂直動剛度40
• 2.10.2 滿載小車位于跨端時的垂直動剛度40
• 2.11 本章小結(jié)40-42
• 第三章 AutoCAD 的二次開發(fā)42-58
• 3.1 概述42
• 3.2 ObjectARX 綜述42-43
• 3.3 對程序開發(fā)者的要求43-44
• 3.4 ObjectARX 開發(fā)環(huán)境44
• 3.5 ObjectARX 應(yīng)用程序框架44-46
• 3.6 AutoCAD 2002 數(shù)據(jù)庫對象的創(chuàng)建與編輯46-49
• 3.7 在 ObjectARX 中使用 MFC49-51
• 3.8 ObjectARX 應(yīng)用程序的加載和運行51
• 3.9 參數(shù)化實現(xiàn)過程51-56
• 3.11 本章小結(jié)56-58
• 第四章 主梁金屬結(jié)構(gòu)有限元分析58-76
• 4.1 單元選擇及材料屬性58
• 4.2 建立參數(shù)化模型58-62
• 4.2.1 模型處理與簡化58-59
• 4.2.2 建立參數(shù)化有限元模型59-62
• 4.3 網(wǎng)格劃分62-63
• 4.4 邊界條件63-64
• 4.5 有限元計算結(jié)果64-66
• 4.6 收斂性分析66-68
• 4.7 主梁加勁肋分析68-71
• 4.7.1 大隔板對主梁強度和剛度的影響68-69
• 4.7.2 縱向筋對主梁強度和剛度的影響69-70
• 4.7.3 橫向和縱向筋的聯(lián)合作用對主梁強度和剛度的影響70-71
• 4.8 有限元模態(tài)分析71-74
• 4.8.1 結(jié)構(gòu)動力學(xué)理論71
• 4.8.2 起重機金屬結(jié)構(gòu)模態(tài)分析71-74
• 4.9 本章小結(jié)74-76
• 第五章 主梁金屬結(jié)構(gòu)有限元優(yōu)化設(shè)計76-84
• 5.1 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計概述76
• 5.2 ANSYS 優(yōu)化設(shè)計76-79
• 5.2.1 ANSYS 優(yōu)化設(shè)計的特點76-77
• 5.2.2 ANSYS 優(yōu)化設(shè)計三要素77-78
• 5.2.3 ANSYS 優(yōu)化數(shù)學(xué)模型78
• 5.2.4 ANSYS 優(yōu)化設(shè)計方法78-79
• 5.3 U 型門式起重機主梁結(jié)構(gòu)優(yōu)化79-84
• 5.3.1 提取優(yōu)化變量參數(shù)79-80
• 5.3.2 執(zhí)行優(yōu)化過程80-81
• 5.3.3 數(shù)據(jù)整合并驗證81-84
• 5.4 本章小結(jié)84
• 第六章 總結(jié)與展望84-86
• 6.1 總結(jié)84-85
• 6.2 展望85-86
• 參考文獻86-91
• 致謝91-93
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄93-94

【參考文獻】

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  本文關(guān)鍵詞：U型門式起重機參數(shù)化設(shè)計及有限元分析系統(tǒng)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：375772