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汽车起重机车架通用参数化建模与分析系统

作 者: 刘嵩锋
导 师: 雷勇军
学 校: 国防科学技术大学
专 业: 力学
关键词: 汽车起重机 车架 参数化建模 有限元 MSC.Patran PCL
分类号: TH213.6
类 型: 硕士论文
年 份: 2010年
下 载: 97次
引 用: 1次
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内容摘要


车架汽车起重机三大金属结构件之一,在汽车起重机行驶和作业过程中,其承受复杂的上车载荷。因此,研制具有足够强度和刚度的车架对保证起重机正常工作具有重要意义。国内现行的车架研发模式存在两大主要问题:设计与分析工作相分离、不同车架需要重复建模,这些都极大地制约了生产效率和产品质量的提高。本文针对某系列25t~220t汽车起重机车架的六类相异构型提出了车架的通用模型,利用MSC.Patran的二次开发语言PCL研制了车架通用参数化建模与分析程序,并采用Delphi 7开发了系统界面,方便用户使用。本文主要研究内容如下:(1)系统研究了汽车起重机车架的有限元分析方法。创建某系列75t车架的有限元精细模型,研究车架分析模式、单元类型选择和网格划分等关键技术;对车架的结构形式、工作状况进行规范化研究,为车架的标准化设计奠定基础。(2)提出了某系列汽车起重机车架结构的通用模型。基于模块化与有限元参数化设计思想,针对某系列25t~220t汽车起重机车架的六类相异构型提出车架有限元分析的通用模型,并完成参数提取。(3)研制了汽车起重机车架通用参数化建模与分析系统。以通用有限元软件MSC.Patran/Nastran为二次开发平台,采用PCL研制通用模型的内核参数化程序;采用Delphi 7开发用户界面模块并完成系统的封装与集成。(4)给出若干应用实例,并与相应车架有限元精细模型的分析结果进行对比,主要结构的应力与应变误差均满足工程分析的精度要求;同时实现了三类典型组合车架的参数化建模与对照分析,验证了本系统的准确性与通用性。本系统在降低有限元软件使用门槛的同时,将车架有限元分析的时间由一个月缩短为一天,极大地提高了工作效率,对于系列化车架的设计与分析具有较高的实用价值。

全文目录


摘要  11-12
ABSTRACT  12-13
第一章 绪论  13-22
  1.1 选题背景及意义  13-15
    1.1.1 选题背景  13-14
    1.1.2 选题意义  14-15
  1.2 汽车起重机研发的国内外现状及趋势  15-18
    1.2.1 国外研发现状及趋势  15-17
    1.2.2 国内研发现状及趋势  17-18
  1.3 国内车架分析方法发展历程  18-20
  1.4 本文的研究内容  20-22
第二章 某系列75t车架的有限元建模与分析  22-34
  2.1 某系列75t车架的金属结构  22-23
  2.2 某系列75t车架的有限元建模  23-29
    2.2.1 坐标系与单位系统  24-25
    2.2.2 回转中心  25
    2.2.3 车架主梁  25-26
    2.2.4 支腿箱  26-28
    2.2.5 一阶活动支腿  28
    2.2.6 二阶活动支腿  28-29
  2.3 某系列75t车架的有限元分析  29-33
    2.3.1 车架有限元分析的模式选择  29-30
    2.3.2 该车架的材料、载荷与边界条件  30-31
    2.3.3 该车架有限元仿真结果分析与讨论  31-33
  2.4 本章小结  33-34
第三章 汽车起重机车架通用模型的参数提取  34-46
  3.1 有限元参数化分析概述  34-35
    3.1.1 参数化技术的实现方法  34
    3.1.2 有限元参数化分析的原理  34-35
  3.2 通用几何模型的提出与参数说明  35-44
    3.2.1 简化部位及模型分组情况  35-36
    3.2.2 回转中心几何参数  36-38
    3.2.3 车架主梁几何参数  38-40
    3.2.4 前支腿箱几何参数  40-42
    3.2.5 后支腿箱几何参数  42
    3.2.6 一阶活动支腿几何参数  42-43
    3.2.7 二阶活动支腿几何参数  43-44
  3.3 材料、边界条件与载荷的参数说明  44-45
    3.3.1 材料与单元属性参数  44
    3.3.2 边界条件参数  44-45
    3.3.3 计算载荷参数  45
  3.4 本章小结  45-46
第四章 参数化建模与分析系统的研制与集成  46-60
  4.1 系统需求分析与流程设计  46-47
    4.1.1 系统需求分析  46
    4.1.2 系统流程设计  46-47
  4.2 通用模型参数化建模程序编制  47-56
    4.2.1 二次开发平台与PCL  48
    4.2.2 几何建模参数化程序编制  48-51
    4.2.3 网格划分参数化程序编制  51-53
    4.2.4 单元材料属性参数化程序编制  53-54
    4.2.5 边界条件与载荷参数化程序编制  54-56
    4.2.6 提交计算与后处理的程序编制  56
  4.3 界面开发与系统集成  56-59
    4.3.1 界面模块开发  56-58
    4.3.2 系统集成  58-59
  4.4 本章小结  59-60
第五章 系统实例应用与分析  60-72
  5.1 系统应用说明  60-62
    5.1.1 系统文件说明  60
    5.1.2 系统应用  60-62
  5.2 某系列75t车架的参数化建模与分析  62-67
    5.2.1 某系列75t车架模型参数提取  62-64
    5.2.2 参数化模型与手工精细模型比较分析  64-67
  5.3 基于100t的典型组合车架对照分析  67-71
    5.3.1 某系列100t车架模型参数提取  67-69
    5.3.2 某系列100t车架参数化仿真分析  69-70
    5.3.3 典型组合车架的横向对照分析  70-71
  5.4 本章小结  71-72
第六章 结论与展望  72-74
  6.1 论文的主要结论  72-73
  6.2 论文创新点  73
  6.3 工作展望  73-74
致谢  74-76
参考文献  76-79
作者在学期间取得的学术成果  79-80
附录A 车架通用模型的几何分组明细表  80-81
附录B 车架通用模型的单元分组及参数表  81-85
附录C 模型自动提交计算和后处理的程序编译  85-89

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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 > 自行式起重机 > 轮式
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