文档介绍：Design and Analysis of QTP100 Flat-top Tower
Crane
Candidate LING DOU
Supervisor and Rank qiu-cheng
College School of Mechanical Engineering
Program Mechanical Manufacturing and Automation
Specialization Digital Design and Manufacturing
Degree Master of Engineering
University Xiangtan University
Date May 24th, 2012
湘潭大学
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湘潭大学硕士论文摘要
摘要
塔式起重机是建筑行业中的一种重要起升设备,新型平头塔式起重机因安装方便、
起重臂受力特性好等优点广受用户青睐。为适应市场发展需求,湘潭某塔式起重机生产
企业开展了 QTP100 平头塔式起重机的研制工作,本人承担了其起重臂的设计任务。本
论文在分析起重臂所受各种载荷的基础上,开展了平头塔式起重机起重臂设计计算、起
重臂有限元模拟分析以及结构优化等工作。
(1)介绍了头塔式起重机的发展情况及研究现状,分析了起重臂在各种
工况条件下所受载荷及其处理方法,比较了极限状态应力法和许用应力设计法的区别,
得出了初步结构计算中采用许用应力法较为合适,而在非线性有限元模拟分析中,采用
极限状态应力法其分析结果更为合理的结论;
(2)综合应用结构力学、理论力学、材料力学等知识,结合平头起重臂实际结构
特点建立力学模型,对起重臂所受的各种载荷进行计算整合并将其转化为各杆件所受的
直接拉压力,根据各杆件所受的拉压力并结合稳定性要求计算出杆件所需几何尺寸,最
终完成了 QTP100 起重臂结构的设计计算;
(3)应用 ANSYS APDL 语言建立了起重臂参数化有限元模型,运用极限状态应力
法对起重臂进行了两种工况的有限元模拟计算,模拟结果显示起重臂各受载部件强度均
符合设计要求,初步验证了设计计算的合理性;
(4)进行了起重臂应力测试试验,获得了其上各关键点的应力值,结果显示起重
臂整体强度满足要求,验证了设计计算的正确性,试验结果与采用极限状态法模拟的结
果基本吻合,证明了平头起重臂的有限元分析中,运用极限状态应力法所得结果符合实
际;
(5)采用 ANSYS 优化模块对所建的参数化模型模拟进行了结构优化,优化结果显
示通过协调改变各杆件截面几何尺寸,起重臂整体重量存在 14%理论优化空间。
关键词:平头塔式起重机;起重臂;结构计算;有限元;结构优化
I
湘潭大学硕士论文 Abstract
Abstract
The tower crane is an important upgrade equipment in the construction industry, a new
flat-top tower crane is widely used as it’s facilitate assemble, the good load-carrying
capability of the lifting arm and so on. In order to adapt the market development, a tower
crane manufacturer in Xiangtan, research the flat-top tower crane, and I participate in t