塔式起重机钢结构实用优化方法研究

论文摘要

因为塔机钢结构具有模块化、结构拓扑关系稳定、种类多等特点,寻找一种相对可操作性强、快速并能兼顾整机稳定性的基于有限元方法的实用的塔机钢结构优化方法具有重要的实际意义和理论意义。本文针对塔式起重机的优化现状和大型有限元分析软件ANSYS的OPT优化模块的应用研究现状,提出了一种新的塔机钢结构优化模型和优化方法,并针对动臂塔机的起重臂开发了相应的优化程序,使得动臂塔机的优化模型实现模块化和参数化。主要研究内容如下：提出了基于Ansys OPT模块、结合有限元方法和整体稳定性校核的快速塔机钢结构优化方法。即通过提取有限元分析结果中的重量与轴向压力等中间结果参数实现了结构整体稳定性校核和单肢稳定性校核,并以此作为优化的约束条件参与到优化过程中。塔机钢结构优化通过OPT模块实现。建立了塔机钢结构优化方法的优化模型,设计了实现该优化模型的程序结构,实现了设计变量离散化、有限元分析与稳定性校核的结合和非设计变量参数化等。以动臂塔机起重臂为载体,分析了动臂塔机起重臂的结构特点和优化中需要校核的工况。设计了动臂塔机起重臂优化程序流程。利用APDL语言开发了实现本文提出的优化方法的动臂塔机起重臂优化程序。程序中通过非设计变量的参数化,实现了动臂塔机起重臂快速优化；通过设计变量的离散化,实现了优化结果(型材型号)的直接读取。利用开发的动臂塔机起重臂优化程序,对一台动臂塔机的起重臂进行了优化,通过实例验证了本文论述的优化方法的有效性和优越性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 优化设计的发展
• 1.2 传统的塔机优化方法的研究现状
• 1.3 优化工具的选择
• 1.4 APDL参数化建模技术和OPT优化技术的研究现状
• 1.5 OPT模块在塔机钢结构优化中的应用现状及存在的问题
• 1.6 比较系统的塔机优化方法的探索
• 1.7 本章小结
• 第2章 ANSYS及其OPT模块的简介
• 2.1 ANSYS简介
• 2.2 Beam4单元简介
• 2.3 APDL简介
• 2.4 ANSYS优化模块的介绍
• 2.5 本章小结
• 第3章 塔机钢结构新优化设计方法理论
• 3.1 新优化模型概述
• 3.2 程序结构
• 3.3 关键技术的实现原理
• 3.4 优化程序流程
• 3.5 本章小结
• 第4章 动臂塔机起重臂的优化
• 4.1 动臂塔机简介
• 4.2 动臂塔机起重臂的结构特点
• 4.3 动臂塔机起重臂需要校核的工况
• 4.4 动臂的优化模型
• 4.5 动臂的优化程序流程
• 4.6 本章小结
• 第5章 动臂的优化实例
• 5.1 优化实例一:主参数不变
• 5.2 优化实例二:改变主参数
• 5.3 本章小结
• 第6章 总结与展望
• 6.1 工作总结
• 6.2 本文的创新点
• 6.3 工作展望
• 参考文献
• 后记
• 攻读硕士学位期间论文发表及科研情况