本文關(guān)鍵詞：有限元法及CAE技術(shù)在現(xiàn)代機械工程中的應(yīng)用，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《大連理工大學(xué)》 2008年

基于有限元的臂架系統(tǒng)非線性分析方法研究及應(yīng)用

卜筠燕  

【摘要】： 臂架作為履帶起重機的主要承載結(jié)構(gòu)件,其設(shè)計和制造質(zhì)量直接關(guān)系著起重機的整機安全性。對大型履帶起重機的長臂架系統(tǒng),一般臂架柔度較大,而且在起臂和作業(yè)時均受自重與軸向載荷的作用,從而導(dǎo)致大變形和應(yīng)力,屬于非線性范疇。為了改善其應(yīng)力及變形,需要增加腰繩輔助裝置,但這使得受力分析變得更為復(fù)雜。本文的目的在于研究臂架系統(tǒng)的非線性計算方法,將其應(yīng)用于超長臂架系統(tǒng)的分析及腰繩結(jié)構(gòu)的設(shè)計計算中,分析其非線性影響,進而掌握這類臂架的受力規(guī)律,指導(dǎo)實際設(shè)計。 本文根據(jù)幾何非線性有限元分析理論,采用穩(wěn)定函數(shù)法和帶動坐標(biāo)的混合法,對臂架系統(tǒng)幾何非線性的兩個主要影響因素(大變形效應(yīng)和彎矩軸向力組合效應(yīng))進行處理;針對臂架系統(tǒng),提出了有限元計算的模型簡化方法以及邊界條件的模擬方法,并在此基礎(chǔ)上編制了用于臂架系統(tǒng)非線性分析的有限元程序,通過計算說明了臂架系統(tǒng)的非線性影響不容忽視。本文還研究了臂架系統(tǒng)的非線性分析在ANSYS中的實現(xiàn)方法,將其計算結(jié)果與本文所提出實現(xiàn)方法的計算結(jié)果進行對比,驗證了本文所提出的實現(xiàn)方法和程序的合理性、可行性。最后,本文將臂架系統(tǒng)非線性分析的有限元程序應(yīng)用于腰繩設(shè)計中,以大連理工大學(xué)機械工程學(xué)院和徐工集團徐州重型機械有限公司合作開發(fā)的450t履帶起重機為實例,研究了腰繩計算中的非線性影響,對腰繩設(shè)計參數(shù)(包括腰繩長度及安裝位置)作了影響分析,提出了補償式腰繩結(jié)構(gòu),并且驗證了該結(jié)構(gòu)的有效性。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2008
【分類號】：TU646
【目錄】：

摘要4-5

Abstract5-8

1 緒論8-13

1.1 履帶起重機概述8-10

1.1.1 履帶起重機的結(jié)構(gòu)組成8-9

1.1.2 履帶起重機的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢9-10

1.2 課題研究的背景10

1.3 課題研究的目的及方法討論10-12

1.4 本文的主要研究內(nèi)容12-13

2 臂架系統(tǒng)幾何非線性分析的有限元法13-29

2.1 臂架系統(tǒng)的幾何非線性分析13-22

2.1.1 臂架系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點13-15

2.1.2 臂架系統(tǒng)的幾何非線性因素15-22

2.2 幾何非線性有限元方程的數(shù)值解法22-26

2.2.1 增量法22-23

2.2.2 迭代法23-24

2.2.3 混合法24

2.2.4 帶動坐標(biāo)的混合法24-26

2.3 非線性分析中關(guān)鍵問題的處理26-28

2.3.1 增量步長選擇26-27

2.3.2 收斂準(zhǔn)則27-28

2.4 本章小結(jié)28-29

3 臂架系統(tǒng)非線性分析有限元程序的實現(xiàn)29-43

3.1 臂架系統(tǒng)的有限元模型29-32

3.1.1 臂架系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成29

3.1.2 模型的簡化方法29-32

3.2 臂架系統(tǒng)模型邊界條件的模擬方法32-35

3.2.1 邊界條件32-33

3.2.2 模擬方法33-35

3.3 臂架系統(tǒng)非線性分析程序35-40

3.3.1 程序的特點、功能和適用范圍35-36

3.3.2 程序的內(nèi)部規(guī)定36-37

3.3.3 程序的內(nèi)部結(jié)構(gòu)37-38

3.3.4 非線性計算主程序38-40

3.4 臂架系統(tǒng)的非線性影響分析40-42

3.5 本章小結(jié)42-43

4 臂架系統(tǒng)非線性分析在ANSYS中的實現(xiàn)43-52

4.1 ANSYS軟件簡介43-44

4.2 臂架系統(tǒng)的單元選取44-45

4.3 幾何非線性在ANSYS中的分析方法45-48

4.3.1 牛頓—拉普森方法(NR方法)45-46

4.3.2 結(jié)構(gòu)非線性分析的一般步驟46-48

4.4 算例分析與結(jié)果對比48-50

4.5 本章小結(jié)50-52

5 臂架系統(tǒng)非線性分析程序在腰繩設(shè)計中的應(yīng)用52-67

5.1 腰繩輔助裝置簡介52-53

5.2 腰繩計算中的非線性影響分析53-55

5.3 腰繩設(shè)計參數(shù)影響分析55-60

5.3.1 腰繩長度影響分析55-57

5.3.2 腰繩安裝位置影響分析57-60

5.4 超起型臂架系統(tǒng)腰繩設(shè)計60-66

5.4.1 補償式腰繩工作原理61-64

5.4.2 算例分析64-66

5.5 本章小結(jié)66-67

結(jié)論67-68

參考文獻68-70

攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況70-71

致謝71-72

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9 盧家森;;基于ANSYS的膜結(jié)構(gòu)初始形態(tài)設(shè)計[A];第五屆全國現(xiàn)代結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)研討會論文集[C];2005年

10 房也;巴德純;張以忱;杜文強;孫寶玉;;釹鐵硼快速凝固過程溫度場ANSYS模擬[A];真空技術(shù)與表面工程——第九屆真空冶金與表面工程學(xué)術(shù)會議論文集[C];2009年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 趙輝;[N];機電商報;2009年

2 ;[N];中國計算機報;2005年

3 ;[N];中國航空報;2004年

4 ;[N];中國航空報;2002年

5 ;[N];中國航空報;2005年

6 記者 李大慶;[N];科技日報;2000年

7 ;[N];中國航空報;2004年

8 張鐵鈞;[N];中國航空報;2003年

9 焦立新;[N];中國航空報;2004年

10 曹磊 古遠興 卿華 王衛(wèi)國 范志強 王梅;[N];中國航空報;2004年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 李維濤;深基坑工程三維仿真分析系統(tǒng)開發(fā)研究[D];同濟大學(xué);2007年

2 曹品魯;潛孔錘沖擊擠密鉆進機理及擠密鉆頭的設(shè)計與實驗研究[D];吉林大學(xué);2007年

3 范文杰;挖掘裝載機裝載工作裝置動力分析、動態(tài)應(yīng)力仿真研究及動臂結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化[D];吉林大學(xué);2006年

4 孫明禮;磁性液體粘性減阻的實驗研究[D];北京交通大學(xué);2008年

5 段宏偉;高壓靜電紡絲機設(shè)計及靜電場優(yōu)化研究[D];東北林業(yè)大學(xué);2008年

6 彭濤;脈沖強磁體分析設(shè)計的理論與實踐[D];華中科技大學(xué);2005年

7 齊航;殼體幾何非線性有限元與三維彈性動力時域直接積分邊界元法[D];清華大學(xué);1999年

8 王斌華;基于流固耦合理論的混凝土泵車動力響應(yīng)與疲勞強度研究[D];長安大學(xué);2009年

9 張鴻;大跨度斜拉橋幾何非線性及施工控制研究[D];華中科技大學(xué);2008年

10 戴麗;基于柔性多體動力學(xué)的混凝土泵車臂架系統(tǒng)的建模與仿真[D];東北大學(xué);2008年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 卜筠燕;基于有限元的臂架系統(tǒng)非線性分析方法研究及應(yīng)用[D];大連理工大學(xué);2008年

2 蔣堃;基于有限元軟件平臺的橋梁構(gòu)件自動計算[D];華中科技大學(xué);2005年

3 蔣海江;起升動載激勵下門座起重機臂架系統(tǒng)動態(tài)特性研究[D];武漢理工大學(xué);2006年

4 徐超;高速旋轉(zhuǎn)臺振頻分析[D];南京理工大學(xué);2009年

5 吳博;切口梁彎扭屈曲承載力有限元研究[D];西安建筑科技大學(xué);2007年

6 王利平;薄壁箱體內(nèi)模現(xiàn)澆空心筏板基礎(chǔ)內(nèi)力分析及設(shè)計方法研究[D];鄭州大學(xué);2007年

7 洪榮華;高速永磁同步電主軸的設(shè)計及熱態(tài)特性研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2007年

8 歐賀國;雷達陣列天線結(jié)構(gòu)的有限元分析與實驗研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2005年

9 劉德作;單臂架起重機臂架結(jié)構(gòu)動力學(xué)研究[D];武漢理工大學(xué);2007年

10 任世杰;塔式起重機臂架有限元分析系統(tǒng)設(shè)計及研究[D];長安大學(xué);2009年

  本文關(guān)鍵詞：有限元法及CAE技術(shù)在現(xiàn)代機械工程中的應(yīng)用，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：203808