塔式起重机因其具有高塔身、长起重臂、工作范围广、高施工效率等特点被广泛应用在房屋、桥梁等建筑工程中。据调查目前国内塔式起重机的需求量约为每年1.59万台,发生重大安全事故的概率为0.3%。通过对事故原因调查发现,造成安全事故的原因主要是因为塔式起重机机械结构达到疲劳极限,突然失去承载能力所导致。因此在塔式起重机使用过程中对其健康状况进行监测可以极大限度的降低事故发生频次。本文以水平臂式塔式起重机为研究对象,设计了塔式起重机健康监测辅助系统的技术方案,并通过ANSYS有限元仿真分析软件对搭建的塔式起重机模型进行静力学分析,完成了起升重量、小车变幅、风载荷、健康状态等关键安全信息的健康监测。塔式起重机健康监测辅助系统设计及有限元仿真分析。通过对塔式起重机的安全系统进行分析,根据系统设计的基本要求设计了系统的总体技术方案,搭建了基于数字孪生的塔机健康监测辅助系统框架。通过对塔式起重机施工环境的复杂性、机械结构刚度及强度的分析,对塔机安全影响最大的三种载荷:起升载荷、自重载荷和风载荷进行计算,结合塔式起重机设计规范,通过ANSYS有限元分析软件建立了塔式起重机的仿真模型,并对其进行了静力学分析,得到极限状态下的应变及位移,为后续监测报警系统提供理论预警值及极限值。塔式起重机健康监测辅助系统的硬件设计。本系统以STM32F103RCT6为数据处理中心,通过电阻应变式拉力传感器、E6B2-CWZ6C欧姆龙旋转增量编码器、户外三杯一体式485超声波风速风向变送器等对塔机的起升重量、小车变幅、起升高度、工作现场的风力情况等重要安全参数进行数据信息收集。并通过数据采集模块将采集到的数字信号转换为电信号发送到主控制器,对数据进行处理与分析。同时,该硬件系统还具有预警及报警功能,将ANSYS静力学分析得到的数值作为监测系统的报警值并将其90%作为预警值,从而达到对塔式起重机的安全监控。塔式起重机健康监测辅助系统的软件设计。为实现信息的整合及可视化并为健康监测辅助模型提供载体,基于Visual Studio平台开发了塔式起重机健康监测辅助系统,实现了起升重量、小车变幅、疲劳累积损伤系数等健康监测数据的处理、显示。基于ANSYS的塔机健康监测辅助系统的实现。设计了塔式起重机健康监测辅助的上位机系统,并通过对塔式起重机的自身结构问题、工作情况和所处的工作环境等角度分析,搭建了基于塔式起重机运行参数的健康监测辅助模型。对采集到的数据与有限元仿真分析的数据进行分析,得到疲劳累积损伤系数,实现了对塔机健康状况的监测。本文研究了基于ANSYS的塔机健康监测辅助系统,给出了塔机健康监测辅助系统的技术方案,建立了塔式起重机健康监测辅助模型,实现了塔机起升重量、旋转角度、疲劳累积损伤系数等关键信息的实时监控及健康预警。