發(fā)布時(shí)間：2017-05-18 10:15

  本文關(guān)鍵詞：U型門(mén)式起重機(jī)參數(shù)化設(shè)計(jì)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(kuò)大和自動(dòng)化技術(shù)的持續(xù)性提高，使得起重機(jī)在現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)中的地位越來(lái)越突出。U型門(mén)式起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)由于其在承載能力和過(guò)腿空間等方面的優(yōu)勢(shì)，主要用于港口、碼頭、鐵路貨場(chǎng)等地，作為一種專用的用于集裝箱搬運(yùn)的起重設(shè)備。隨著對(duì)其使用規(guī)模的不斷擴(kuò)大，在實(shí)際使用的過(guò)程中逐漸暴露出其結(jié)構(gòu)所存在的一些問(wèn)題。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法無(wú)論在設(shè)計(jì)水平還是在設(shè)計(jì)效率方面均難以滿足現(xiàn)代化的生產(chǎn)需求[1]。起重機(jī)設(shè)計(jì)急需采用先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法和手段，以縮短設(shè)計(jì)周期、提高整機(jī)的性能從而推動(dòng)整個(gè)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(kāi)發(fā)語(yǔ)言O(shè)bjectARX進(jìn)行門(mén)式起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)參數(shù)化有限元分析及設(shè)計(jì)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，以期達(dá)到快速準(zhǔn)確的設(shè)計(jì)門(mén)式起重機(jī)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(jì)性等方面的功能更加完善。課題主要的研究?jī)?nèi)容如下： （1）以50t，30m跨度的U型門(mén)式起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)為研究對(duì)象，基于C++，采用傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法進(jìn)行起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，，并實(shí)現(xiàn)了同類型起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的參數(shù)化，避免了繁瑣重復(fù)的計(jì)算。 （2）基于ObjectARX對(duì)AutoCAD進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，在AutoCAD通用程序框架下開(kāi)發(fā)門(mén)式起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及參數(shù)化繪圖的專用命令，成功地開(kāi)發(fā)出用于門(mén)式起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)專用參數(shù)化設(shè)計(jì)及繪圖的嵌入式軟件。 （3）運(yùn)用ANSYS的參數(shù)化設(shè)計(jì)語(yǔ)言APDL，建立U型門(mén)式起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)參數(shù)化有限元分析程序，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)建立結(jié)構(gòu)的參數(shù)化模型、進(jìn)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(jì)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(guò)程的正確性。通過(guò)多工況條件下起重機(jī)主梁加勁肋對(duì)主梁強(qiáng)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(jì)算及有限元分析的基礎(chǔ)上，運(yùn)用ANSYS軟件強(qiáng)大的模態(tài)分析計(jì)算能力[2]，完成了門(mén)式起重機(jī)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(jī)金屬結(jié)構(gòu)的動(dòng)剛度要求提供判斷依據(jù)。 （5）以主梁截面尺寸作為設(shè)計(jì)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(jī)主梁的優(yōu)化設(shè)計(jì)，達(dá)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(jì)語(yǔ)言APDL為手段，針對(duì)目前起重機(jī)在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方面的不足，旨在運(yùn)用現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法對(duì)起重機(jī)設(shè)計(jì)做一些嘗試性的探索。論文將重點(diǎn)放在了對(duì)理論方法的研究上，若要應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)，還需要做進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
【關(guān)鍵詞】：起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu) 參數(shù)化設(shè)計(jì) ObjectARX ANSYS 加勁肋 有限元分析 優(yōu)化設(shè)計(jì)
【學(xué)位授予單位】：太原科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TH213.5
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-8
• 目錄8-12
• 第一章 緒論12-20
• 1.1 門(mén)式起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)概述12-13
• 1.2 龍門(mén)起重機(jī)結(jié)構(gòu)的發(fā)展趨勢(shì)13
• 1.3 起重機(jī)的研究現(xiàn)狀13-14
• 1.4 起重機(jī)現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法概述14-18
• 1.4.1 優(yōu)化設(shè)計(jì)14-15
• 1.4.2 有限元設(shè)計(jì)15-17
• 1.4.3 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）17
• 1.4.4 可靠性設(shè)計(jì)17-18
• 1.5 選題背景及研究?jī)?nèi)容18-19
• 1.5.1 課題研究的背景及意義18
• 1.5.2 課題來(lái)源18-19
• 1.5.3 課題的研究?jī)?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(jì)算20-42
• 2.1 參數(shù)定義20-21
• 2.1.1 設(shè)計(jì)參數(shù)20
• 2.1.2 主梁截面參數(shù)20
• 2.1.3 計(jì)算主梁截面特性20-21
• 2.2 主梁載荷計(jì)算21-24
• 2.2.1 主梁自重載荷21
• 2.2.2 主梁移動(dòng)載荷21
• 2.2.3 小車制動(dòng)慣性力21-22
• 2.2.4 大車起制動(dòng)慣性力22
• 2.2.5 大車起制動(dòng)滿載小車產(chǎn)生的慣性力22
• 2.2.6 風(fēng)載荷計(jì)算22-23
• 2.2.7 起重機(jī)偏斜運(yùn)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(jì)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(jì)算（垂直方向）25-26
• 2.3.3 大車制動(dòng)主梁慣性力引起的內(nèi)力計(jì)算（水平方向）26-27
• 2.3.4 大車制動(dòng)小車慣性力引起的內(nèi)力計(jì)算（水平方向）27
• 2.3.5 小車制動(dòng)引起的垂直內(nèi)力計(jì)算（水平方向）27
• 2.3.6 主梁風(fēng)載荷引起的水平內(nèi)力計(jì)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(jì)算（水平方向）28
• 2.4 主梁內(nèi)力合成28-30
• 2.5 主梁強(qiáng)度計(jì)算30-32
• 2.6 主梁疲勞強(qiáng)度計(jì)算32-33
• 2.6.1 驗(yàn)算主腹板受拉翼緣焊縫④的疲勞強(qiáng)度32
• 2.6.2 驗(yàn)算橫隔板下端焊縫與主腹板連接處⑤的疲勞強(qiáng)度32-33
• 2.7 主梁靜剛度計(jì)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(jì)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(jì)算35-39
• 2.9 主梁的翹度和拱度39-40
• 2.10 主梁動(dòng)剛度計(jì)算40
• 2.10.1 滿載小車位于跨中時(shí)的垂直動(dòng)剛度40
• 2.10.2 滿載小車位于跨端時(shí)的垂直動(dòng)剛度40
• 2.11 本章小結(jié)40-42
• 第三章 AutoCAD 的二次開(kāi)發(fā)42-58
• 3.1 概述42
• 3.2 ObjectARX 綜述42-43
• 3.3 對(duì)程序開(kāi)發(fā)者的要求43-44
• 3.4 ObjectARX 開(kāi)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(kù)對(duì)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(yùn)行51
• 3.9 參數(shù)化實(shí)現(xiàn)過(guò)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(jiǎn)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(jì)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(duì)主梁強(qiáng)度和剛度的影響68-69
• 4.7.2 縱向筋對(duì)主梁強(qiáng)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(duì)主梁強(qiáng)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(dòng)力學(xué)理論71
• 4.8.2 起重機(jī)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(jì)76-84
• 5.1 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)概述76
• 5.2 ANSYS 優(yōu)化設(shè)計(jì)76-79
• 5.2.1 ANSYS 優(yōu)化設(shè)計(jì)的特點(diǎn)76-77
• 5.2.2 ANSYS 優(yōu)化設(shè)計(jì)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(jì)方法78-79
• 5.3 U 型門(mén)式起重機(jī)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(guò)程80-81
• 5.3.3 數(shù)據(jù)整合并驗(yàn)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(xiàn)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(xiàn)】

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本文編號(hào)：375772