学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

基于有限元分析的双小车桥式起重机主梁优化设计与软件开发

作　者: 邢丽静
导　师: 刘鹏飞
学　校: 浙江大学
专　业: 化工过程机械
关键词: 双小车桥式起重机 主梁 参数化建模 有限元分析 优化设计 软件开发
分类号: TH215
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
下　载: 59次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


起重机械是现代化生产中非常重要的辅助工具设备,广泛应用于生产活动中的各个领域。双小车桥式起重机作为一种新型起重机械,主要用于起吊大跨度重物的工作场合,具有充分利用桥架下空间、运行平稳、安全性和工作效率高以及使用简便等优点。主梁作为起重机的主要元件,对其整体安全性和经济性起决定性作用。目前主梁普遍存在结构笨重、材料浪费等问题,严重影响双小车桥式起重机的发展和应用。本文以双小车桥式起重机的组合型主梁(钢板与工字钢)为研究对象,基于有限元方法对其进行结构分析和优化设计,并完成软件开发,具体工作主要有：(1)建立三维参数化模型,并对主梁结构进行有限元分析。基于参数化设计思想,建立主梁结构的三维参数化有限元模型,通过简单的参数控制实现快速建模；开展起重机在负荷下的试验研究,验证参数化模型；利用参数化有限元模型,对主梁进行不同工况下的静力分析,并运用弧长算法和非线性稳定算法,预测主梁结构的极限承载能力,通过上述有限元分析确定主梁承载裕量；(2)基于有限元分析结果,运用ANSYS-APDL语言及其优化设计模块,对主梁结构进行优化设计。以主梁自重轻量化为目标,以满足结构强度和刚度要求为约束条件,利用所建立的参数化模型,采用不同优化算法,对组合型主梁进行优化设计；优化结果表明在既定的安全裕量下结构的承载能力能够得到更好发挥,主梁自重减轻,且强度和刚度仍满足要求；(3)整合研究成果,开发完成“双小车桥式起重机主梁结构分析与优化设计平台”。基于MATLAB软件的图形用户界面开发环境,建立人机交互界面,通过在界面内对ANSYS软件的调用,实现主梁的参数化建模、极限承载能力预测和优化设计,并最终形成可独立运行的二次开发软件,为同类型起重机主梁的结构分析和优化设计提供操作简捷的软件平台。上述研究工作为不同类型起重机的主梁结构优化设计提供了理论和技术参考,对于提升轻量化设计水平和保障其安全、高效运行具有重要意义。

全文目录


致谢  5-7
摘要  7-8
ABSTRACT  8-10
目录  10-13
插图和附表清单  13-15
第1章 绪论  15-29
  1.1 引言  15-19
    1.1.1 起重机械发展概况  15-16
    1.1.2 双小车桥式起重机概述  16-19
  1.2 国内外研究现状  19-25
    1.2.1 起重机械结构设计研究现状  19-20
    1.2.2 双小车起重机应用现状与发展趋势  20-24
    1.2.3 双小车桥式起重机研究现状  24-25
  1.3 优化设计方法  25-26
  1.4 本文研究目的及意义  26-27
  1.5 本文主要研究内容  27-29
第2章 主梁结构参数化有限元建模与试验验证  29-45
  2.1 有限元法及其在起重机结构设计中的应用  29-30
  2.2 主梁三维有限元参数化建模  30-37
    2.2.1 参数化建模一般方法  30-32
    2.2.2 特征参数  32-33
    2.2.3 网格模型  33-36
    2.2.4 边界条件及载荷施加  36-37
  2.3 试验研究及模型验证  37-44
    2.3.1 现场测试  37-41
    2.3.2 试验结果分析与模型验证  41-44
  2.4 本章小结  44-45
第3章 主梁结构有限元分析  45-59
  3.1 主梁结构静力学分析  45-52
    3.1.1 主梁结构常规设计方法  45-47
    3.1.2 静力分析工况确定与执行  47-48
    3.1.3 数值结果分析与安全校核  48-52
  3.2 主梁极限承载能力预测  52-56
    3.2.1 预测方法及实现  52-55
    3.2.2 数值结果分析  55-56
  3.3 本章小结  56-59
第4章 基于有限元分析的主梁结构优化设计  59-75
  4.1 优化设计在ANSYS软件中的实现  59-61
  4.2 主梁优化数学模型  61-64
  4.3 优化设计算法及过程控制  64-67
    4.3.1 优化算法选取  64-67
    4.3.2 优化过程控制与实现  67
  4.4 分析文件创建及优化执行  67-68
  4.5 优化结果分析与验证  68-73
    4.5.1 优化结果分析  68-71
    4.5.2 优化结果验证  71-73
  4.6 本章小结  73-75
第5章 基于MATLAB的主梁结构优化设计软件开发  75-83
  5.1 引言  75-76
  5.2 基于MATLAB的软件开发  76-79
    5.2.1 软件总体设计  76
    5.2.2 GUI结构设计  76-78
    5.2.3 功能设计与实现  78-79
    5.2.4 可独立运行软件平台  79
  5.3 实例应用  79-81
  5.4 本章小结  81-83
第6章 总结与展望  83-85
  6.1 总结  83-84
  6.2 展望  84-85
参考文献  85-91
作者简介及硕士期间科研成果和奖励  91

相似论文

  1. 混粉电火花成型机主机系统及工艺试验的研究,TG661
  2. 电火花加工中的电极损耗机理及控制研究,TG661
  3. 压气机优化平台建立与跨音速压气机气动优化设计,TH45
  4. 常温低温组合密封结构的有限元分析与优化设计,TH136
  5. 涡轮S2流面正问题气动优化设计研究,V235.11
  6. 个性化人工膝关节设计及其生物力学特性研究,R318.1
  7. 珠三角地区高性能混凝土配合比智能化系统,TU528
  8. 电子产品质量监控测试设备设计,TN06
  9. 采油中心的动力特性分析及结构优化改进,TE933.1
  10. 深部大陆钻探用钻机顶驱液压系统设计与研究,TE922
  11. 拖拉机驾驶室的有限元分析及优化设计,S219.02
  12. 多针内固定治疗跟骨骨折的有限元分析,R687.3
  13. 基于Moldflow软件的MP4壳体注塑分析与优化设计,TQ320.662
  14. CC采油厂薪酬体系的优化设计,F426.22
  15. 机载雷达天线座快速设计系统的研究与开发,TN959.73
  16. 深水软管滚筒驱动装置结构及液压系统的研究,TE973
  17. 掘进巷道钻孔及锚索安装装置的研究,TD353
  18. 多支撑浮筏隔振系统优化设计研究,TB535.1
  19. 某转管机枪建模仿真分析,TJ24
  20. 插销式脚手架平台力学性能研究,U673.3
  21. 仿人形机器手的开发与研究,TP242

中图分类: > 工业技术 > 机械、仪表工业 > 起重机械与运输机械 > 起重机械 > 一般用桥式起重机
© 2012 www.xueweilunwen.com