【摘要】：隨著我國起重機(jī)等重型機(jī)械制造業(yè)的迅猛發(fā)展，在滿足起重機(jī)起升高度更高、起升重量更大的前提下，如果起重機(jī)的自身重量更輕，就會更易于安裝和運(yùn)輸，以此降低運(yùn)行成本。塔式起重機(jī)主要采用桁架結(jié)構(gòu)，其力學(xué)性能優(yōu)勢十分顯著。因此，，合理地對塔機(jī)桁架結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，有效分配載荷，使其各桿件能夠更大限度地承受載荷，對最終減輕起重機(jī)結(jié)構(gòu)重量是十分有意義的。本文以QTZ40塔式起重機(jī)臂架結(jié)構(gòu)為研究對象，基于結(jié)構(gòu)仿生優(yōu)化設(shè)計思想，對臂架結(jié)構(gòu)進(jìn)行了仿生優(yōu)化設(shè)計。論文主要內(nèi)容如下： （1）首先介紹了桁架結(jié)構(gòu)優(yōu)化理論的研究概況，簡述了起重機(jī)桁架式臂架結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，引入了結(jié)構(gòu)仿生設(shè)計思想，闡述了結(jié)構(gòu)仿生的概念及研究現(xiàn)狀，分析了結(jié)構(gòu)仿生的三大理論基礎(chǔ)、基本流程和相似性評價標(biāo)準(zhǔn)。 （2）簡要介紹了塔式起重機(jī)臂架的基本參數(shù)和構(gòu)型規(guī)律，利用APDL語言建立臂架的有限元模型，并利用ANSYS對臂架進(jìn)行了靜力學(xué)分析，得到臂架的最大位移、最大應(yīng)力，并對分析結(jié)果進(jìn)行了校核。為了更好的了解臂架的結(jié)構(gòu)特性，本文采用ANSYS中的Block Lanczos方法對臂架進(jìn)行了模態(tài)分析，并提取了前四階模態(tài)固有頻率。 （3）結(jié)合相似性評價標(biāo)準(zhǔn)，確定王蓮為仿生原型，并結(jié)合植物形態(tài)學(xué)，研究、分析王蓮葉脈的構(gòu)型規(guī)律，發(fā)現(xiàn)其符合黃金分割定律，即生物界中存在的“魯?shù)戮S格定律”，結(jié)合黃金分割定律對仿生原型進(jìn)行了簡化，利用ANSYS Workbench分析軟件對臂架進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化，結(jié)合臂架拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)果確定了臂架的仿生優(yōu)化設(shè)計方案。 （4）建立了仿生臂架的有限元模型，并對仿生結(jié)構(gòu)進(jìn)行靜力學(xué)分析和模態(tài)分析，分析結(jié)果顯示，仿生模型較原模型在減重、強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性等方面取得了較好的優(yōu)化效果，結(jié)果證明結(jié)構(gòu)仿生設(shè)計方法在起重機(jī)桁架式臂架結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計中確實有效可行。
【學(xué)位授予單位】：中北大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TH213.3;TB17

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 王欣;黃琳;高媛;高順德;王益華;;起重機(jī)伸縮臂截面拓?fù)鋬?yōu)化[J];大連理工大學(xué)學(xué)報;2009年03期

2 陳少杰;段敬民;趙洪波;;桁架結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的改進(jìn)蟻群算法[J];工業(yè)建筑;2010年01期

3 劉良寶;陳五一;;基于葉脈分枝結(jié)構(gòu)的飛機(jī)蓋板結(jié)構(gòu)仿生設(shè)計[J];北京航空航天大學(xué)學(xué)報;2013年12期

4 張秀麗,鄭浩峻,陳懇,段廣洪;機(jī)器人仿生學(xué)研究綜述[J];機(jī)器人;2002年02期

5 岑海堂;陳五一;;仿生學(xué)概念及其演變[J];機(jī)械設(shè)計;2007年07期

6 丁曉紅;林建中;山崎光悅;;利用植物根系形態(tài)形成機(jī)理的加筋薄殼結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計[J];機(jī)械工程學(xué)報;2008年04期

7 侯寶佳;黃瓊;涂序年;;動臂式塔式起重機(jī)起重臂結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計[J];建筑機(jī)械化;2006年11期

8 林貴瑜;李強(qiáng);;起重機(jī)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計中仿生算法的研究[J];建筑機(jī)械化;2010年02期

9 任媛;雷宏剛;;一種新型的荷葉仿生網(wǎng)架結(jié)構(gòu)體系探討[J];科學(xué)之友(B版);2008年05期

10 曾蘭玲;王琰;;基于分形的三維柏葉生成算法[J];沈陽理工大學(xué)學(xué)報;2006年01期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 曾蘭玲;樹木花卉形態(tài)建模研究[D];浙江大學(xué);2009年

本文編號：2561094