發(fā)布時間：2017-05-10 02:06

  本文關(guān)鍵詞：履帶起重機臂架結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計及有限元分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：目前，隨著國內(nèi)大型工程項目的投建，履帶起重機得到了快速、高效的發(fā)展，但同時也面臨著激烈的國內(nèi)、國際競爭。臂架作為履帶起重機的主要承載構(gòu)件，對整機結(jié)構(gòu)起著舉足輕重的作用，其經(jīng)濟性、安全性以及開發(fā)周期也都是不容忽視的問題，本課題從這幾方面出發(fā)對臂架結(jié)構(gòu)進行研究。 本文以履帶起重機的桁架式臂架為研究對象，，針對其經(jīng)濟性要求，采用優(yōu)化設(shè)計的研究方法；針對力學(xué)性能問題采用有限元軟件(ANSYS)分析技術(shù)；而針對開發(fā)周期問題，利用參數(shù)化思想，采用APDL語言的宏程序來進行參數(shù)化建模、分析。 首先，對臂架結(jié)構(gòu)進行合理簡化，確定其力學(xué)分析模型，進行受力分析，確定出臂架結(jié)構(gòu)的各主要參數(shù)的計算方法。在常規(guī)計算的基礎(chǔ)上，考慮臂架的經(jīng)濟性問題，以臂架結(jié)構(gòu)重量最輕為目標(biāo)函數(shù)，進行優(yōu)化設(shè)計。由于智能算法的優(yōu)越性，在此采用粒子群算法來進行優(yōu)化，并針對優(yōu)化問題，對其進行了適當(dāng)?shù)母倪M。以上所進行的常規(guī)計算和優(yōu)化設(shè)計均以VC++6.0作為開發(fā)工具，編寫計算程序，實現(xiàn)臂架結(jié)構(gòu)設(shè)計計算的參數(shù)化。 然后，利用參數(shù)化的設(shè)計語言APDL，對臂架結(jié)構(gòu)進行有限元分析，這也是本文的重點。由于臂架結(jié)構(gòu)工況多種多樣，臂架的組成方式也較多，若采用在GUI界面環(huán)境下進行建模和分析，效率會非常低，所以本文利用APDL語言對ANSYS進行二次開發(fā)，采用定制工具條按鈕方式，實現(xiàn)交互式輸入對話框，完成臂架結(jié)構(gòu)的有限元參數(shù)化分析功能。其中的分析內(nèi)容包括：靜力分析、模態(tài)分析和瞬態(tài)動力學(xué)分析。獲得了臂架的應(yīng)力、應(yīng)變圖形，臂架的固有頻率及振型，以及在起、制動工況下的位移、速度曲線。對臂架結(jié)構(gòu)進行了較為全面的分析。 本文所做的優(yōu)化設(shè)計和有限元分析，是現(xiàn)代設(shè)計方法在起重機上的具體應(yīng)用，對臂架結(jié)構(gòu)的安全性和經(jīng)濟性也有非常重要的意義，具有一定的工程實際應(yīng)用價值。
【關(guān)鍵詞】：履帶起重機 臂架 優(yōu)化設(shè)計 有限元 APDL
【學(xué)位授予單位】：太原科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TH213.7
【目錄】：

• 中文摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 緒論10-16
• 1.1 選題的目的和意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r及趨勢11-14
• 1.2.1 履帶起重機的發(fā)展?fàn)顩r及趨勢11-12
• 1.2.2 課題的研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.3 起重機設(shè)計方法概述13-14
• 1.3 論文的結(jié)構(gòu)、內(nèi)容與方法14-16
• 1.3.1 論文研究的主要結(jié)構(gòu)14-15
• 1.3.2 論文研究內(nèi)容15
• 1.3.3 課題研究的技術(shù)路線15-16
• 第二章 履帶起重機臂架結(jié)構(gòu)設(shè)計計算16-34
• 2.1 履帶起重機臂架概述16-17
• 2.2 臂架模型簡化及計算17-20
• 2.2.1 臂架模型簡化17
• 2.2.2 臂架的計算載荷17-18
• 2.2.3 臂架在變幅平面的受力分析18-19
• 2.2.4 臂架在回轉(zhuǎn)平面的受力分析19-20
• 2.3 臂架結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計20-24
• 2.3.1 臂架長度20
• 2.3.2 臂架截面積20
• 2.3.3 臂架寬與高20-22
• 2.3.4 臂架腹桿體系的確定22-24
• 2.4 臂架的強度、剛度及穩(wěn)定性驗算24-26
• 2.5 軟件實現(xiàn)26-32
• 2.5.1 編制軟件界面26-31
• 2.5.2 實例驗證31-32
• 2.6 本章小結(jié)32-34
• 第三章 履帶起重機臂架結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究34-46
• 3.1 優(yōu)化設(shè)計概述34-35
• 3.1.1 機械優(yōu)化設(shè)計34
• 3.1.2 優(yōu)化設(shè)計數(shù)學(xué)模型的要求34-35
• 3.2 優(yōu)化算法的選擇35-40
• 3.2.1 粒子群算法簡介36
• 3.2.2 粒子群算法的原理36-37
• 3.2.3 算法流程37-38
• 3.2.4 參數(shù)選擇分析38-40
• 3.3 臂架的優(yōu)化數(shù)學(xué)模型40-44
• 3.3.1 設(shè)計變量的選取40-41
• 3.3.2 目標(biāo)函數(shù)的建立41-42
• 3.3.3 約束條件的確定42-44
• 3.4 臂架優(yōu)化模型的求解44-45
• 3.5 本章小結(jié)45-46
• 第四章 履帶起重機臂架結(jié)構(gòu)有限元參數(shù)化建模46-62
• 4.1 有限元理論基礎(chǔ)46
• 4.2 ANSYS 軟件46-49
• 4.2.1 ANSYS 軟件簡介46-47
• 4.2.2 ANSYS 分析的步驟47
• 4.2.3 ANSYS 參數(shù)化設(shè)計語言 APDL47-49
• 4.3 履帶起重機臂架有限元模型的建立49-60
• 4.3.1 定制工具條49-52
• 4.3.2 前處理模塊52-58
• 4.3.3 載荷與約束處理模塊58-60
• 4.4 本章小結(jié)60-62
• 第五章 履帶起重機臂架有限元結(jié)構(gòu)分析62-78
• 5.1 靜力分析62-66
• 5.1.1 靜力結(jié)果查看62-65
• 5.1.2 靜力結(jié)果分析65-66
• 5.2 模態(tài)分析66-71
• 5.2.1 模態(tài)分析簡介66-67
• 5.2.2 基于 APDL 的臂架模態(tài)分析67-70
• 5.2.3 模態(tài)結(jié)果分析70-71
• 5.3 瞬態(tài)動力學(xué)分析71-76
• 5.3.1 瞬態(tài)動力學(xué)分析簡介71
• 5.3.2 起升過程動力學(xué)分析71-74
• 5.3.3 基于 APDL 的動力學(xué)計算74-76
• 5.3.4 瞬態(tài)結(jié)果分析76
• 5.4 本章小結(jié)76-78
• 第六章 總結(jié)與展望78-80
• 6.1 課題總結(jié)78
• 6.2 課題的不足與展望78-80
• 參考文獻80-84
• 致謝84-86
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄86-87

【參考文獻】

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本文編號：353766