带导向轮多功能钢吊车梁体系的优化设计

论文摘要

随着我国经济的飞速发展,对铝材料的需求与日俱增,带动电解铝工业发展势头迅猛。带导向轮多功能钢吊车梁作为电解铝厂房中的主要构件之一,其工作环境较恶劣,竖向荷载和横向荷载的作用方式与普通吊车有很大的区别,对结构设计增加了较大的难度。由于电解铝车间一般较大,需要布设的吊车梁数量较多,所以吊车梁体系的用钢量,成为决定电解铝厂房工程造价主要因素之一。所以对带导向轮多功能钢吊车梁体系结构优化设计具有一定的实际意义。本文通过ANSYS有限元程序,建立多功能吊车梁体系的平面模型和空间模型。利用ANSYS程序优化模块,建立以结构几何尺寸为设计变量,强度、刚度、稳定和疲劳强度为约束条件,吊车梁体系的用钢量为目标函数的计算模型。在不同荷载工况分别作用下,先用零阶方法再用一阶方法,对不同跨度和不同制动结构形式的多功能吊车梁体系用钢量进行优化设计。得出不同跨度、不同制动结构形式吊车梁体系的最优几何尺寸和最优用钢量,得出控制吊车梁体系用钢量的主要因素。并对吊车梁体系的平面模型和空间模型的用钢量和控制用钢量的主要因素进行对比分析。另外,对优化设计后的多功能吊车梁体系的制动梁的边梁为槽钢、辅助桁架以及腹板加劲肋区格进行了验算,均满足规范要求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 带导向轮复杂多功能吊车的特点
• 1.3 研究现状
• 1.3.1 结构优化研究现状
• 1.3.2 吊车梁研究现状
• 1.4 本文研究的目的和意义以及主要工作
• 1.4.1 本文研究的目的和意义
• 1.4.2 本文主要工作内容
• 2 结构优化设计原理
• 2.1 概述
• 2.2 结构优化设计的基本概念
• 2.2.1 结构优化问题的数学模型
• 2.2.2 结构优化设计的基本要素
• 2.3 结构优化设计的解法
• 2.3.1 结构优化设计问题解法的分类
• 2.3.2 结构优化设计方法
• 2.4 本章小结
• 3 多功能吊车梁体系优化设计的计算内容
• 3.1 引述
• 3.2 吊车梁强度验算
• 3.3 吊车梁刚度验算
• 3.4 吊车梁稳定性验算
• 3.4.1 吊车梁体系的整体稳定验算
• 3.4.2 吊车梁体系的局部稳定验算
• 3.5 吊车梁体系疲劳强度验算
• 3.6 吊车梁体系制动结构体系的验算
• 3.7 本章小结
• 4 基于平面模型的带导向轮多功能钢吊车梁体系优化设计
• 4.1 概述
• 4.2 工程背景资料
• 4.2.1 多功能吊车的吊车参数
• 4.2.2 多功能吊车梁体系的荷载工况
• 4.2.3 多功能吊车梁体系的几何尺寸参数
• 4.3 多功能吊车梁体系平面模型的优化设计
• 4.3.1 有限元模型的建立
• 4.3.2 吊车梁体系平面模型优化结果分析
• 4.3.3 吊车梁体系平面模型制动结构系统和腹板区格验算
• 4.4 本章小结
• 5 基于空间模型的带导向轮多功能钢吊车梁体系优化设计
• 5.1 概述
• 5.2 多功能吊车梁体系空间模型的优化设计
• 5.2.1 吊车梁体系空间模型优化结果分析
• 5.2.2 吊车梁体系空间模型制动结构系统和腹板区格验算
• 5.3 多功能吊车梁体系平面模型和空间模型优化设计结果对比分析
• 5.4 本章小结
• 6 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录 攻读硕士学位研究生期间发表的论文