基于ADAMS的岸边集装箱起重机结构动力学仿真研究

论文摘要

港口是交通水运的连接点,是实现水运、铁路、公路之间综合运输的交通枢纽。港口业务的迅速发展,决定了港口机械的发展趋势：大型化、高速化、自动化和智能化。我国港口码头经过数十年的艰苦努力,特别是改革开放以后,随着国民经济的迅速提高,彻底改变了以往的落后面貌。岸边集装箱起重机（简称岸桥）是目前世界上用于港口货物装卸最主要的机械设备,所以,随着社会的不断发展,人们对岸桥的作业效率越来越高,不但要求岸桥结构简单、重量轻,还要求岸桥运行速度越来越快,作业效率越来越高,这对岸桥的设计提出了很高的要求。岸桥的一般设计是以静态设计为主,并且需要花费大量的成本做样机进行实验,这样并不能完全反应出动载荷对结构的影响,更不能准确计算出构件的疲劳强度。本文以45t-28m岸桥整机金属结构为研究对象,运用虚拟样机技术,以多体动力学理论为理论基础,探索动态设计理论在大型港口机械上应用的技术路线。本文主要内容如下：（1）用三维建模软件UG建立岸桥整机金属结构模型,将其导入ADAMS软件中生成刚体模型,分析各个工况下的动力载荷,得到岸桥起升机构工作时的动载荷以及运行机构工作时的偏摆载荷；（2）用有限元分析软件ANSYS建立岸桥整机金属结构模型,对其进行模态分析,得到结构低阶模态和振型,对结果进行分析；（3）将ANSYS软件中的模型生成模态中性文件,导入ADAMS软件中生成柔性体,建立刚柔耦合虚拟样机模型,对吊重在前大梁起升和后大梁下降过程进行了动力学仿真,并分析了两个工况下的动载荷以及它们对桥架结构的动力学响应,得到各个工况下的桥架应力云图和最大应力值。总之,本文对岸桥金属结构动力学仿真的研究,是将先进的仿真技术用于大型起重机械设计中的尝试,为设计性能先进、安全可靠、经济性好的港口机械提供一种有力的动态工具和方法。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 课题研究对象及意义
• 1.2.1 课题研究对象
• 1.2.2 课题研究目的和意义
• 1.3 与论文相关的国内外动态
• 1.4 论文的主要研究内容
• 第2章 虚拟样机技术和ADAMS软件
• 2.1 虚拟样机技术
• 2.1.1 虚拟样机技术的定义
• 2.1.2 虚拟样机技术的过程和特点
• 2.2 虚拟样机相关软件简介
• 2.2.1 三维建模软件UG简介
• 2.2.2 有限元分析软件ANSYS简介
• 2.3 动力学仿真相关软件简介
• 2.3.1 ADAMS软件介绍
• 2.3.2 ADAMS软件的特点
• 2.3.3 ADAMS软件主要模块
• 2.3.4 ADAMS软件的仿真步骤
• 2.4 本章小结
• 第3章 多体系统动力学基础理论
• 3.1 引言
• 3.2 多刚体系统动力学方程
• 3.2.1 刚性体系统中的坐标系
• 3.2.2 刚性体上任意点的位置、速度和加速度矢量
• 3.2.3 空间自由刚体的变分运动方程
• 3.2.4 ADAMS软件中多刚体系统动力学方程的建立
• 3.3 多柔体系统动力学方程
• 3.3.1 柔性体系统中的坐标系
• 3.3.2 柔性体上任意点的位置、速度和加速度矢量
• 3.3.3 多柔体系统动力学方程的建立
• 3.4 本章小结
• 第4章 岸边集装箱起重机整机模态分析
• 4.1 引言
• 4.2 岸桥金属结构有限元模型的建立
• 4.2.1 岸边集装箱起重机结构型式
• 4.2.2 岸边集装箱起重机性能参数
• 4.2.3 岸桥金属结构有限元模型的建立
• 4.3 岸桥模态分析
• 4.3.1 模态分析理论简介
• 4.3.2 模态分析结果
• 4.4 本章小结
• 第5章 基于ADAMS的岸桥结构多刚体系统动力学仿真
• 5.1 引言
• 5.2 岸桥整机工作性机构的虚拟样机的实现
• 5.2.1 UG文件导入ADAMS环境中的模型建立
• 5.2.2 ADAMS创建约束
• 5.2.3 ADAMS定义驱动
• 5.2.4 仿真结果
• 5.3 岸桥俯仰机构的虚拟样机的实现
• 5.3.1 ADAMS模型
• 5.3.2 仿真结果
• 5.4 本章小结
• 第6章 基于ADAMS的岸桥结构刚柔耦合系统动力学仿真
• 6.1 引言
• 6.2 岸桥刚柔耦合模型的建立
• 6.2.1 ANSYS与ADAMS接口
• 6.2.2 柔性体的转换过程
• 6.2.3 岸桥刚柔耦合模型的生成
• 6.3 岸桥刚柔耦合模型动态仿真分析
• 6.3.1 岸桥工况分析
• 6.3.2 吊重在前大梁上起升过程仿真结果分析
• 6.3.3 吊重在后大梁上下降过程仿真结果分析
• 6.4 本章小结
• 第7章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表的论文与参加的科研项目
• 一、发表的论文
• 二、参加的科研项目