基于APDL的船用起重机吊臂参数化设计及优化

论文摘要

船用起重机是船舶必备的自装卸机械,具有灵活、便捷、适应性广等优点,其应用越来越广,作用越来越大,同时对起重机的要求也越来越高。尤其是计算机技术的广泛应用,促使了许多跨学科的先进设计方法出现,推动了计算机新的设计技术和制造技术的提高。激烈的国际市场竞争也越来越依赖于技术的竞争。这些都促使起重机的技术性能进入了崭新的发展阶段。随着计算机技术的不断发展,参数化建模和有限元分析技术越来越多的应用到现代的机械设计过程中。本文对船用起重机吊臂结构进行了结构静力分析,以及优化设计。用ANSYS的内部命令和APDL语言以及参数化技术建立了船用起重机吊臂的有限元参数化模型,运用ANSYS的二次开发技术完成了船用起重机吊臂的参数化分析,在此基础上完成吊臂的优化设计。使得有限元分析过程中对模型的修改以及再次计算方便、快捷,而且不容易出错。本文是将设计、建模、分析、优化于一体的研究,对吊臂设计的快捷性和设计水平的提高具有重要意义。采用大型通用有限元分析软件ANSYS10.0,对吊臂进行了力学分析并进行了结构参数的优化设计;本文采用二次开发技术,提出了吊臂有限元分析及参数化优化模块二次开发实现方法,结合实例具体阐述实现过程;本文研制了一套基于APDL的,集建模、有限元分析、参数优化于一体的专用模块。既给出了科学合理的设计方法,也缩短了设计周期,提高了工作效率。本文的研究工作实现了船用起重机吊臂有限元分析及参数优化设计,同时,归纳了ANSYS的二次开发的基本方法和过程,这亦可以为以后的ANSYS二次开发工作提供了借鉴。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题研究的背景
• 1.2 论文研究的目的和意义
• 1.3 国内外发展现状
• 1.4 论文结构及主要研究内容
• 1.4.1 论文的结构
• 1.4.2 论文的主要研究内容
• 2 有限元分析软件ANSYS及参数化技术
• 2.1 CAE技术
• 2.2 ANSYS简介
• 2.3 参数化技术
• 2.3.1 参数化技术介绍
• 2.3.2 参数化设计原理及其步骤
• 2.4 本章小结
• 3 基于ANSYS二次开发的吊臂有限元设计
• 3.1 ANSYS的二次开发的必要性
• 3.2 ANSYS的二次开发简介
• 3.3 吊臂的参数化建模与分析的实现
• 3.3.1 前处理程序宏
• 3.3.2 载荷和约束处理
• 3.3.3 吊臂有限元分析的后处理
• 3.4 本章小结
• 4 船用起重机吊臂的优化设计
• 4.1 优化设计概述
• 4.2 基于ANSYS的优化设计
• 4.3 优化变量的确定
• 4.3.1 设计变量
• 4.3.2 状态变量
• 4.3.3 目标函数
• 4.4 优化分析的APDL程序开发
• 4.5 吊重平面验证的程序开发
• 4.6 本章小结
• 5 系统的实现和工程应用示例
• 5.1 建立参数化模型
• 5.2 第一次优化
• 5.3 第二次优化
• 5.4 第三次优化
• 5.5 吊重平面内验证
• 5.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录A 宏文件包含的命令流
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢