港口散货卸船机是一种用于完成船舶卸货的起重运输机械。随着港口干散货煤炭和铁矿石运输量的不断增长,港口散货卸船机的需求量也越来越大,对其设计和生产效率的要求也越来越高。随着计算机技术和数值计算方法的发展,有限元法广泛应用于起重机的设计分析,虽然提高了设计效率,但采用通用有限元程序进行传统手工分析过程繁琐,人力成本大,分析效率低下,且极易出错。由于卸船机尤其是链斗式卸船机在工作过程中某些部件往往会沿水平或垂直方向旋转,且强度分析中的载荷和工况较多,所以会存在大量重复的前处理工作,无法充分发挥通用有限元计算的优势。因此,有效地发挥通用有限元计算的优势,快速提高港口散货卸船机的设计分析效率,具有很大的经济意义和实用价值。本课题以中国船舶科学研究中心与日本某公司的合作项目“起重机专用有限元分析系统”为背景,以链斗式卸船机和桥式抓斗卸船机作为主要研究对象,运用CAE二次开发技术和有限元分析方法,开发了一套基于PATRAN的起重机数值仿真集成系统,文中详细介绍了该系统的研究与开发。本文以通用有限元前后处理及分析仿真系统MSC.Patran为基础,利用其二次开发语言PCL和MSC.Acumen专家应用平台,按照卸船机的结构特点和实际工作条件,定制了一个专用的分析处理流程,融入了专家对卸船机分析的经验和知识,建立了按步骤进行的智能化的专家系统。系统不但集成了已有的卸船机模型资料、截面设计资料和截面计算方法,而且将模型旋转方法应用于卸船机有限元分析的前处理,实现了快速生成各个旋转角度下的有限元模型并进行批处理计算。此外,本文在MSC.Acumen基础上实现了一些特殊的功能,拓展了MSC.Patran的功能。实践表明,系统分析处理的流程符合卸船机设计分析的要求,可以大幅缩短分析周期,快速提高设计效率。