桥式起重机主梁结构分析和优化设计

论文摘要

起重机械是现代化生产过程中必不可少的辅助工具,也是合理组织生产不可缺少的生产设备。对安全生产、减少事故更有显著作用。目前工厂用的桥式起重机,其结构尺寸一般都较国外同型号同吨位产品大很多,除了材料上的差别外,主要是在结构尺寸上的差别造成的。出现了材料浪费问题,提出了对桥式起重机主梁结构分析与优化设计的研究。本论文在桥式起重机起重量和跨度一定的情况下,采用了两种方法对箱形主梁进行结构分析和优化设计。第一种方法采用数值法,用有限元分析软件ANSYS进行结构分析,然后采用其中的优化程序对主梁进行优化设计。第二种方法采用解析法,对桥式起重机箱型主梁进行结构分析,然后使用MATLAB软件进行优化设计计算。以达到在满足强度、刚度的前提下用料最省的目的。通过这两种方法对比,分析主梁几何参数在优化设计计算时的变化规律,得出了可靠的优化设计结果。

论文目录

• 第1章 绪论
• 1.1 课题的背景和意义
• 1.2 桥式起重机相关概念
• 1.2.1 桥式起重机的构成
• 1.2.2 桥式起重机的分类
• 1.2.3 桥式起重机的构造
• 1.2.4 桥式起重机的主要参数
• 1.2.5 桥式起重机金属结构
• 1.3 本课题的研究内容和方法
• 第2章 优化设计和有限元背景知识
• 2.1 优化设计的概述
• 2.1.1 优化设计的过程
• 2.1.2 优化设计数学模型
• 2.1.3 优化方法的分类和选择
• 2.2 有限元法及有限元软件
• 2.2.1 有限元法简介
• 2.2.2 有限元软件介绍
• 2.3 本章小节
• 第3章 主梁结构有限元分析
• 3.1 桥式起重机各项参数
• 3.1.1 主梁结构图
• 3.1.2 起重机的载荷
• 3.1.3 主梁的材料选用
• 3.2 主梁的设计准则
• 3.3 建立主梁的有限元模型
• 3.3.1 单元选择
• 3.3.2 创建主梁的有限元模型
• 3.4 施加载荷并求解
• 3.4.1 主梁的约束处理
• 3.4.2 主梁的载荷处理
• 3.5 分析结果
• 3.6 本章小节
• 第4章 桥式起重机主梁优化设计
• 4.1 优化设计和APDL语言
• 4.1.1 ANSYS优化设计
• 4.1.2 参数化设计语言APDL
• 4.2 参数化建模
• 4.3 提取并指定优化变量
• 4.3.1 提取相关参数
• 4.3.2 指定设计变量
• 4.3.3 指定状态变量
• 4.3.4 指定优化方法并进行优化
• 4.4 优化结果
• 4.5 本章小节
• 第5章 用解析法对主梁结构进行优化设计和动态分析
• 5.1 主梁模型简化
• 5.2 解析法求解主梁的挠度和应力
• 5.2.1 主梁跨中挠度求解
• 5.2.2 主梁跨中应力求解
• 5.2.3 优化设计数学模型
• 5.3 结果分析
• 5.3.1 优化结果对比
• 5.3.2 优化变量分析
• 5.3.3 优化结果分析比较
• 5.4 动态分析
• 5.5 本章小结
• 第6章 结论
• 6.1 结论
• 6.2 本文存在的不足
• 参考文献
• 摘要
• ABSTRACT
• 致谢
• 导师及作者简介