某履带式起重机平台参数化分析系统开发

论文摘要

随着我国基础设施建设的大力加强,履带起重机起到越来越重要的作用,平台作为起重机的主要承载部件,其性能的好坏直接影响着履带起重机的正常工作。传统起重机设计多以力学与数学为基础的半理论半经验设计法,设计过程重复、周期长、精度低,设计出的产品粗大笨拙、产品性能较低,难以适应市场需要。近年来,国内外广泛应用大型有限元软件ANSYS对起重机的初始设计结构建模并施加边界条件、求解计算和结果分析,若要对不同工况下的结构进行分析或修改结果,就必须重新建模并重复上述步骤,当模型较复杂或修改较多时,就相当繁杂、费时。随着现代化建设的加快,履带起重机在工作时其满载率逐渐加大,繁忙度加重,起重机的安全性受到越来越广泛的关注。长期以来,起重机的疲劳寿命估算一直是工程技术人员重点研究的课题。履带起重机平台的疲劳破坏也会直接影响起重机的正常工作,因此本课题提出对其进行疲劳寿命估算。针对上述问题,利用Visual Basic6.0语言开发出履带起重机平台参数化分析系统,并建立与系统相关数据的Access数据库,以便于调用数据库内的数据进行有限元分析计算、结果查询,实现对有限元分析软件ANSYS的调用与封装。分析系统建立参数输入及有限元分析界面,根据某型号履带起重机平台结构特点及工程图纸对平台进行特征参数提取,并实现VB与ANSYS之间参数的传递,调用有限元分析软件ANSYS中的APDL语言编写的有限元建模与分析计算程序,建立较能反映实际的参数化有限元模型,并实现加载、分析及后处理的全自动过程。其中有限元分析主要包括静强度分析、模态分析、瞬态分析,以及以平台的总重量为优化目标函数,以平台各主要构件的截面厚度为设计变量的平台结构进行优化分析,得到更为经济合理的结构。在有限元分析界面之后,加入结果查询及强度校核界面,查询有限元分析结果校核。建立疲劳寿命估算界面,调用有限元分析计算得到的平台疲劳危险部位的应力—时间历程,利用雨流计数法对其进行处理,结合材料疲劳特性,采用Miner线性疲劳累计损伤法估算指定可靠度下的平台疲劳寿命。调试结果表明,系统功能满足企业需求,使用方便,性能稳定。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的背景和意义
• 1.2 国内外起重机发展研究现状
• 1.2.1 国外起重机发展研究现状
• 1.2.2 国内起重机发展研究现状
• 1.3 参数化有限元分析方法概论
• 1.4 课题的主要研究内容
• 第2章 履带起重机平台静强度分析
• 2.1 平台结构分析
• 2.2 平台工况、载荷及约束
• 2.2.1 平台的工况
• 2.2.2 平台的载荷
• 2.2.3 平台的约束
• 2.3 参数化建模
• 2.3.1 单位定义
• 2.3.2 模型简化及单元选择
• 2.3.3 提取模型特征参数
• 2.4 平台的静态特性分析
• 2.4.1 许用强度的确定
• 2.4.2 静态分析结果
• 2.5 本章小结
• 第3章 平台的动特性分析
• 3.1 动力学分析的理论基础
• 3.2 平台结构的模态分析
• 3.2.1 模态分析的理论基础
• 3.2.2 模态分析求解方法
• 3.2.3 模态分析结果
• 3.2.4 工作频率计算
• 3.2.5 模态计算结果分析
• 3.3 平台的瞬态分析
• 3.3.1 瞬态分析的理论基础
• 3.3.2 瞬态分析求解方法
• 3.3.3 瞬态分析中阻尼系数的确定
• 3.3.4 瞬态动力分析中载荷的确定
• 3.3.5 瞬态结果分析
• 3.4 本章小结
• 第4章 平台的优化设计
• 4.1 优化设计的概述
• 4.1.1 优化设计基本概念
• 4.1.2 ANSYS优化设计的步骤
• 4.1.3 优化方法的选择
• 4.2 平台尺寸优化过程
• 4.2.1 定义设计变量
• 4.2.2 建立目标函数
• 4.2.3 定义状态变量
• 4.3 平台优化结果
• 4.4 优化结果的圆整及校核
• 4.5 起重机整体抗倾覆稳定性校核
• 4.5.1 起重机抗倾覆稳定性校核的基本原则
• 4.5.2 抗倾覆稳定性校核
• 4.6 本章小结
• 第5章 平台的疲劳寿命分析
• 5.1 平台疲劳分析方法确定
• 5.2 平台疲劳寿命估算方法确定
• 5.3 平台疲劳寿命估算
• 5.3.1 平台的危险点及其应力时间变化历程
• 5.3.2 平台危险点应力时间变化历程的处理
• 5.3.3 材料的疲劳数据
• 5.3.4 疲劳累积损伤理论与寿命估算
• 5.4 本章小结
• 第6章 软件系统开发
• 6.1 软件开发工具
• 6.1.1 Visual Basic6.0的特点
• 6.1.2 Access2007数据库简介
• 6.2 软件系统的功能与流程设计
• 6.2.1 软件系统的功能
• 6.2.2 软件系统的流程设计
• 6.3 编程问题及解决
• 6.3.1 分析软件与ANSYS及Access数据库的连接
• 6.3.2 ANSYS图形保存到Access数据库
• 6.4 系统应用实例
• 6.5 本章小结
• 第7章 结论与展望
• 7.1 结论
• 7.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录 在学期间发表论文