新型门式起重机的设计及优化

论文摘要

本文通过对传统门式起重机结构的分析,并参考桥梁中的支撑结构,提出了一种Y型支撑方式的新型门式起重机。在ANSYS有限元软件中,建立了传统结构与新型结构的有限元模型,通过对两种结构进行试算、分析,并将其分析结果与传统型进行比较,发现这种新型结构要比传统结构更为优良。从而证明了Y型支撑方式的新型门式起重机是可行的。对结构进行力学特性分析包括静态分析和动态分析这两个方面。静态分析主要包括结构强度分析和静刚度分析,通过分析,参照起重机设计规范要求对两者进行校核,并对强度和刚度薄弱的部位进行加强。动态分析主要是对结构进行动刚性分析,通过模态分析和谐响应分析确定影响结构系统动态性能的关键固有频率,根据设计规范要求对这些关键频率进行校核,使其达到设计规范要求。同时,提取各分析的计算数据作为动态优化设计的状态变量或目标函数。利用ANSYS有限元软件对新型门式起重机结构系统进行动态优化设计。首先,分别以新型门式起重机结构系统的自重和第二十三阶模态频率为目标函数对结构系统进行灵敏度分析,确定动态优化设计的设计变量；然后,根据静、动态分析提取的数据作为状态变量,对结构系统进行动态优化设计。根据优化的结果,对两种方案进行比较,得到一种自重轻、静动态性能优良的新型门式起重机结构的设计方案。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 起重机的现状与发展趋势
• 1.2 本论文研究的背景和意义
• 1.3 论文中采用的理论方法
• 1.3.1 创新性设计的方法
• 1.3.2 有限元分析法
• 1.3.3 优化设计
• 1.4 论文的主要研究内容
• 第2章 新型门式重机结构的设计
• 2.1 有限元法基本理论
• 2.1.1 有限元法概述
• 2.1.2 有限元法的分析过程
• 2.2 有限元分析软件ANSYS简介
• 2.2.1 ANSYS功能简介
• 2.2.2 ANSYS软件的特点
• 2.2.3 ANSYS软件的组成
• 2.3 门式起重机结构的创新
• 2.4 传统结构与新型结构的有限元分析
• 2.4.1 传统结构有限元模型
• 2.4.2 新型结构有限元模型
• 2.4.3 两种结构的对比
• 2.5 本章小结
• 第3章 新型门式起重机的静态分析和动态分析
• 3.1 新型门式起重机结构系统的静态分析
• 3.1.1 新型门式起重机静态分析中的计算载荷
• 3.1.2 新型门式起重机静态分析中的计算工况
• 3.1.3 新型门式起重机静态分析的有限元计算结果
• 3.1.4 新型门式起重机静态分析的有限元结果分析
• 3.2 新型门式起重机结构系统的模态分析
• 3.2.1 模态分析的概念和需要注意的问题
• 3.2.2 模态分析的步骤及提取方法
• 3.2.3 新型门式起重机的模态分析
• 3.3 新型门式起重机结构系统的谐响应分析
• 3.3.1 谐响应分析的概念和需要注意的问题
• 3.3.2 谐响应分析的步骤及求解方法
• 3.3.3 新型门式起重机的谐响应分析
• 3.4 本章小结
• 第4章 新型门式起重机的动态优化
• 4.1 动态优化设计
• 4.1.1 动态优化设计的内容
• 4.1.2 动态优化常用的建模方法
• 4.1.3 动态优化设计的数学模型
• 4.2 灵敏度分析
• 4.3 新型门式起重机的动态优化设计
• 4.3.1 ANSYS优化设计的概念及步骤
• 4.3.2 新型门式起重机优化设计的数学模型
• 4.3.3 新型门式起重机的灵敏度分析
• 4.3.4 新型门式起重机的动态优化设计结果分析
• 4.4 本章小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献