【摘 要】
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随着国民经济的迅速发展以及政府对基础设施建设的投入,起重机械行业迎来了新的发展机遇。针对目前起重机设计中存在的建模费时费力、设计过程繁琐、设计周期长等问题,本文以某桁架门式起重机为研究对象,对起重机的金属结构设计开展参数化建模及结构优化研究。首先利用APDL(ANSYS Parameter Design Language)语言实现了门式起重机的参数化建模、有限元分析及结构优化,再结合VB语言将上述
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随着国民经济的迅速发展以及政府对基础设施建设的投入,起重机械行业迎来了新的发展机遇。针对目前起重机设计中存在的建模费时费力、设计过程繁琐、设计周期长等问题,本文以某桁架门式起重机为研究对象,对起重机的金属结构设计开展参数化建模及结构优化研究。首先利用APDL(ANSYS Parameter Design Language)语言实现了门式起重机的参数化建模、有限元分析及结构优化,再结合VB语言将上述过程封装集成,最终开发出桁架门式起重机结构智能化设计系统,对于进一步促进起重机行业的智能化发展有一定的指导意义。论文的主要研究内容如下:根据桁架门式起重机的结构及连接特点,确定各部位的单元类型及关键部位的耦合及约束,结合APDL语言实现了起重机的参数化建模。针对生成的有限元模型,利用有限元分析软件ANSYS对起重机进行了静力学分析,分别校核了六种典型工况下的强度及刚度。针对起重机在运行时产生的动载效应,利用Block Lanczos法对门式起重机进行了模态分析,得到了满载小车位于跨中时起重机的前十阶固有频率及振型曲线,并校核了其动态刚度。在此基础上进一步对起重机展开瞬态动力学分析,得到了跨中节点的位移、速度及加速度矢量的时间历程响应曲线。并将分析结果与静力学分析中考虑动载工况下的垂直静挠度对比,验证了瞬态分析模型的有效性。针对设计阶段产生的结构冗余,对起重机金属结构尺寸进行了结构参数优化。以起重机运行时考虑动载工况下的强度及刚度为约束条件,以主梁的轨道钢和角钢各尺寸参数为设计变量,以起重机主梁的总重量为目标函数,利用ANSYS优化设计模块的一阶优化方法对起重机主梁结构进行优化,优化后的总质量减少了8.6%,达到了优化目标。最后,利用Visual Studio平台下的Visual Basic语言,设计出桁架门式起重机结构优化设计的人机交互界面,结合VB语言的封装与集成技术,开发出一套桁架门式起重机结构智能化设计系统。
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