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[碩士學位論文]有限元分析在工程機械鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計及結(jié)構(gòu)優(yōu)化中的應用

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內(nèi)容提示：本文詳細闡述了有限單元法的基本思想、力學基礎(chǔ)以及有限元分析等基本理論，具體說明了有限元分析軟件MSC/NASTRAN的功能和它的開放式結(jié)構(gòu)以及MSC/PATRAN的主要特點，在此基礎(chǔ)上，結(jié)合與導師共同完成的實際工程項目，重點研究了幾種工程機械鋼結(jié)構(gòu)的強度、剛度以及優(yōu)化設(shè)計問題。 首先以某公路拼裝式架橋機為研究對象，通過理論計算及綜合分析確定出拼裝式架橋機的三種危險工作工況。利用MSC/PATRAN軟件建立拼裝式架橋機主梁鋼結(jié)構(gòu)的仿真模型，進而在MSC/NASTRAN中完成其主梁鋼結(jié)構(gòu)的強度、剛度分析，得出該拼裝式架橋機在各工況下的最大應力、應變值及分布云圖。同時，在導師的精心指導與安排下對其實體拼裝式架橋機主梁鋼結(jié)構(gòu)進行了實際檢測，完成了有限元計算方法與實際測試的對比。 其次以QT263塔機超長附墻桿的設(shè)計為研究對象，結(jié)合QT263塔機實際施工中的特殊情況，由于塔機與墻體之間的距離較大，需要設(shè)計超長附墻桿來連接塔機與墻體。利用MSC/PATRAN軟件建立設(shè)計超長附墻桿鋼結(jié)構(gòu)仿真模型，進而在MSC/NASTRAN中完成其超長附墻桿鋼結(jié)構(gòu)的強度、剛度分析，得到各設(shè)計方案下超長附墻桿的最大應力、應變值及分布云圖，最終確定出滿足要求的塔機超長附墻桿鋼結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計方案。 最后以某公司生產(chǎn)的隧道襯砌臺車為研究對象，根據(jù)某公司的要求完成隧道襯砌臺車鋼結(jié)構(gòu)在MSC/PATRAN軟件下的仿真，綜合分析后，進而在MSC/NASTRAN中完成其隧道襯砌臺車鋼結(jié)構(gòu)的強度、剛度分析，得到隧道襯砌臺車的最大應力、應變值及分布云圖。通過分析，該隧道襯砌臺車有進一步優(yōu)化的空間，接著在MSC/NASTRAN中定義設(shè)計變量，確定設(shè)計目標，進行優(yōu)化設(shè)計。結(jié)果表明：最大應力值增大，充分利用了材料，，有效的減輕了重量，應力分布也更加合理。 本論文研究結(jié)果表明用MSC/NASTRAN建模分析可以大大節(jié)省人力物力，又有比較高的模擬精度，對于工程實際是相當有幫助的，可以提高工程機械鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計及優(yōu)化水平，使得工程機械鋼結(jié)構(gòu)更趨合理，滿足當今工程機械設(shè)計發(fā)展的需求，同時也顯示了MSC/NASTRAN在強度、剛度分析和優(yōu)化設(shè)計中的重要作用和意義，本論文的研究方法適用于指導任何其他類型機械鋼結(jié)構(gòu)的分析。

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