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随着造船门式起重机的应用越来越广泛,在工作过程中,出现变形、磨损、裂纹等失效形式和各种危险工况如发生碰撞而诱发的安全事故的数量不断增加。对造船门式起重机的失效形式和危险工况进行型式虚拟试验仿真,可有效提高我国起重机型式试验和安全评估的技术水平,为企业开发兼顾安全和节能的起重机产品、保障在役起重机的安全可靠运行提供有效的技术支持。 本课题以300t×43m A型双梁造船门式起重机为研究对象,采用有限元技术对造船门式起重机进行了分析,得到了相关仿真分析数据,并提供了具体的分析方法。其主要研究工作如下: (1)采用整机建模与局部建模相结合的方法利用Pro/E软件对造船门式起重机进行了参数化建模,然后利用有限元软件HyperWorks对三维几何模型进行细节处理与网格划分,最终建立起较高质量的造船门式起重机有限元仿真模型。 (2)针对造船门式起重机进行了基于多种工况的过载试验分析,研究了其在不同超载量情况下的受力状况,探索分析了不同的载荷量与整机承受最大应力值的规律,进一步验证了整机结构的刚强度满足标准规范的型式试验要求。 (3)以销轴和吊钩为例进行了虚拟磨损试验分析,研究了在不同的磨损程度下金属构件承受能力情况,进一步验证了报废标准中对销轴和对吊钩磨损量达到10%就应报废的要求。通过对造船门式起重机时间历程瞬态分析,揭示出了门式起重机起升机构正常工作的规律,探求了起升机构起吊货物时的速度、加速度、位移等随时间变化的动力学特性。 (4)对造船门式起重机柔性支腿上支承铰进行了带裂纹试验分析,研究了不同裂纹长度和不同载荷量的情况下整机承受能力的情况,并通过扩展有限元的方法计算出了应力强度因子,通过定量分析从而描述了柔性支腿上支承铰疲劳裂纹扩展的规律。 (5)应用碰撞仿真有限元分析软件Hypercrash对造船门式起重机吊物碰撞刚性支腿过程进行数值模拟,得到造船门式起重机在大变形碰撞时整机和局部构件变形模式,同时分析了碰撞过程中各部位的应力、整机的能量、吊物速度及加速度的变化情况。仿真结果表明仿真试验结果符合实际情况,对小车载重物碰撞刚性支腿过程的积极探索和详细分析,为造船门式起重机碰撞安全性的研究提供了理论依据和数据支持。