文档介绍：武汉理工大学
硕士学位论文
单臂架起重机臂架结构变幅运动与动力数值仿真
姓名:王真
申请学位级别:硕士
专业:机械设计及理论
指导教师:赵章焰

.——要茎堡望三盔堂堡圭堂垡笙苎摘关键词:起重机臂架结构,运动数值仿真,动力学分析,有限元法,构变幅运动数值仿真的命令流文件磍文件咛迨迪至朔抡妫竦起重机臂架结构是臂架式类型起重机的重要承载部件之一,其力学性能对整机的正常运转有直接影响,故障率较高。目前在臂架结构的设计和故障诊断中有以下两方面的问题有待解决:目前仅是对臂架结构在工作状态下的最大和最小幅度进行结构分析,而起重机在最大到最小幅度的整个变幅过程中,应力和位移等力学参量均难以知晓,关键由于这项工作在设计和验算中是很难或根本无法实现,因此无法全面了解臂架结构在整个变幅运动中的工作状态;起升机构起制动时对臂架结构产生强烈的冲击动载荷,其动态响应如何攵砸陨狭礁鑫侍猓韭畚囊缘ケ奂芷鹬鼗架结构为研究对象,以有限元法和机械动力学为理论基础和分析手段,运用参数化技术和有限元分析软件缘ケ奂芙峁沟谋浞硕辛嗽动数值仿真,研究了单臂架的动态特性和臂架在起吊时的动力学响应,⒘讼嘤Φ氖翟硕投Ψ抡嫒砑V饕Q芯抗用哪诓棵詈虯镅砸约安问际踅⒘说ケ奂芙构的有限元参数化模型。它使得有限元分析过程中对模型的修改以及再次计算很方便、快捷,而且不容易出错。用建立好的有限元参数化模型和哪诓棵畋嘈戳吮奂芙了仿真动画和仿真数据曲线,经分析得出了有参考价值的结论。研究了臂架的动态特性。结合有限元参数化模型编写了模态分析的命令流文件,该模态分析可以是变幅过程中任意幅度的模态分析。提取了前几阶固有频率、主振型及其振型图,并对结果进行了分析。对臂架在货物突然起吊受到动载荷的情况进行了瞬态分析。结合有限元参数化模型编写了瞬态分析的命令流文件,该瞬态分析同样可以实现变幅过程中任意幅度的瞬态分析。获得了臂架突然起吊的瞬态动力响应,包括动应力、动位移响应仿真云图和典型节点的动应力时间历程曲线,并对结果进行了分析。有效地运用喑碳际酢砑员奂艿脑硕仿真和动力学分析进行了封装。独立开发了单臂架变幅运动和动力数值仿真软件,该软件界面友好,操作简便、实用。采用作如下:
茎堡望王盔堂堡主堂垡丝苎——,—.’:瑂’:疭琻瓵.,...—’.,,.疭’
亟堡里三盔堂堡主堂堡堕塞————————————⒄,其发展更多依赖于相关领域技术的发展,如力学、材料科学、电气技术、自动控制、机械加工理论等。因此追踪其它领域技术发展并借鉴其优秀成果,有利于本领域技术的发展与突破。但长期以来,起重机设计多局限采用的以古典力学与数学为基础的半理论半经验设计法、模拟法、直觉法等,设计过程重复、周期长、“精度低,设计出的产品粗大笨拙,难以适应市场需要。所以当前迫切任务是尽快消化吸收力学、自动控制等相关领域的优秀成果为产品设计开发注入新的活力,这不仅是对本领域科学工作者的一个要求,也是世界技术发展趋势。当前,起重机产品发展有几个新特点”“:·重点产品向大型化、高速化、耐久化、专业化方向发展。·通用产品向小型化、轻型化、简易化和多样化方向发展。·产品性能,自动化程度提高,更加富有智能。·产品设计更多依靠计算机,以期实现设计的自动化。引入起重机领域。如优化、有限元、杓颇?榛际酢⒖煽啃陨杓啤⒒械结构动态设计等。这些方法在起重机设计中已有所应用,取得了较好的效果,但现在起重机设计面临的主要问题是:①如何综合现有的设计手段、方法来设计和分析;②如何结合起重机具体实际状况,挖掘在其他领域已得到较好应用的尚未在起重机领域应用的先进的设计思想、手段和方法。起重机盒属结构的主要作用是承受设备的自重和外载荷,并构成必要的工作体系和运动空间,用来完成起重机的各项功能,金属结构的技术状态直接影响着整机的安全性和可靠性。由于各种原因,结构在使用过程中将出现基于上述要求,一些先进设计思想逐渐被采用,一些先进设计手段也被
有限元计算的输出数值的数量十分庞大。且其计算结果为离散节点处的数值,通过可视化处理可直观的显示出研究对象的模拟及计算结果。而实现不同形式的损伤,主要原因有:结构联接处刚度突变、力流不畅或应力集中;设计对疲劳、振动、冲击载荷的效应估计不足;频繁超载等等”港口起重机金属结构占整个起重机重量近%的比重。许多大型港口金属结构在使用一定年限后,会产生一定的故障,主要表现形式有大变形、裂纹、折断和锈蚀等等,这些故障都会缩短结构的使用寿命,减小结构的承载能力“D壳埃夜鞲劭谠甏泻笃谕度胧褂玫钠鹬鼗蠖嗟搅嘶虺过了服役期,其金属结构的缺陷较明显。年,武汉理工