摘要：門式起重機(jī)主梁作為其主要承載機(jī)構(gòu),結(jié)構(gòu)復(fù)雜,工作環(huán)境惡劣,對整機(jī)的工作性能有至關(guān)重要的影響。另外,主梁重量占整機(jī)重量30%以上,其輕量化研究也有較大的經(jīng)濟(jì)效益。本文以有限元分析為基礎(chǔ),結(jié)合箱型結(jié)構(gòu)和桁架結(jié)構(gòu)各自優(yōu)點對門機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn),并分別對改進(jìn)前后主梁截面尺寸進(jìn)行了優(yōu)化,對原有門機(jī)進(jìn)行了應(yīng)力測試實驗,對比了實驗結(jié)果與仿真結(jié)果。本文研究結(jié)論如下：1.運(yùn)用ANSYS軟件建立了門式起重機(jī)的有限元模型,選取起重機(jī)工作的六種典型工況進(jìn)行靜力學(xué)分析。在此基礎(chǔ)上對主梁的截面尺寸進(jìn)行了優(yōu)化,主梁重量減輕了5.9%,優(yōu)化效果較為明顯。2.對優(yōu)化之后的力學(xué)模型進(jìn)行動態(tài)特性分析,提取前十階的模態(tài),垂直方向最大固有頻率滿足門式起重機(jī)動態(tài)剛度要求。借助瞬態(tài)動力學(xué)分析對起吊瞬間進(jìn)行了分析,主梁的剛度和強(qiáng)度均滿足要求。3.對門式起重機(jī)的新結(jié)構(gòu)進(jìn)行了試探性設(shè)計,在主梁上方增加桁架結(jié)構(gòu),優(yōu)化主梁的受力。在此基礎(chǔ)上對主梁截面進(jìn)一步進(jìn)行了優(yōu)化。通過優(yōu)化,起重機(jī)主梁重量減輕了32.08%,剛度與強(qiáng)度符合要求,這說明新的起重機(jī)結(jié)構(gòu)形式更加合理,達(dá)到了設(shè)計的要求,相比單純的尺寸優(yōu)化,經(jīng)濟(jì)效益更加明顯。4.進(jìn)行了靜態(tài)應(yīng)力... 

【文章來源】：中南大學(xué)湖南省211工程院校985工程院校教育部直屬院校

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【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
目錄
1 緒論
    1.1 研究的背景及意義
    1.2 門式起重機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢分析
    1.3 門式起重機(jī)的有關(guān)概念
        1.3.1 結(jié)構(gòu)型式
        1.3.2 主要參數(shù)
        1.3.3 計算載荷與類別
    1.4 起重機(jī)現(xiàn)代設(shè)計方法
    1.5 機(jī)械優(yōu)化設(shè)計概述
    1.6 研究內(nèi)容和方法
2 門式起重機(jī)主梁靜態(tài)分析及截面尺寸優(yōu)化
    2.1 有限元法的基本理論
        2.1.1 有限元單元法的提出和應(yīng)用
        2.1.2 有限元法的計算思路
        2.1.3 有限元法的解題步驟
    2.2 JMQ4540門式起重機(jī)技術(shù)參數(shù)
    2.3 起重機(jī)有限元模型的建立
        2.3.1 三維模型的建立
        2.3.2 單元類型的選擇
        2.3.3 分析工況及受力分析
    2.4 主梁靜態(tài)分析結(jié)果
    2.5 主梁截面尺寸優(yōu)化
        2.5.1 優(yōu)化方法選擇
        2.5.2 目標(biāo)函數(shù)
        2.5.3 約束條件
        2.5.4 優(yōu)化結(jié)果及分析
    2.6 小結(jié)
3 主梁模態(tài)分析
    3.1 模態(tài)分析理論基礎(chǔ)
        3.1.1 系統(tǒng)動力學(xué)模型
        3.1.2 實模態(tài)分析
    3.2 吊重起升過程分析
    3.3 激勵分析
    3.4 響應(yīng)求解
        3.4.1 受迫振動響應(yīng)求解
        3.4.2 吊重加速上升階段響應(yīng)求解
        3.4.3 穩(wěn)定起升過程的響應(yīng)求解
    3.5 模態(tài)分析與機(jī)構(gòu)剛度間的關(guān)系
    3.6 模態(tài)求解
    3.7 結(jié)果分析
    3.8 小結(jié)
4 起吊過程動力學(xué)分析
    4.1 瞬態(tài)動力學(xué)分析理論
    4.2 吊重起吊瞬間動載系數(shù)分析
    4.3 彈性動力學(xué)系統(tǒng)模型以及預(yù)張緊時間的確定
        4.3.1 彈性動力學(xué)系統(tǒng)模型的建立
        4.3.2 預(yù)張緊時間的確定
    4.4 基于ANSYS的瞬態(tài)分析方法
        4.4.1 瞬態(tài)分析方法介紹
        4.4.2 阻尼的選取
        4.4.3 時間步長的選取
    4.5 瞬態(tài)動力學(xué)分析結(jié)果
        4.5.1 主梁等效應(yīng)力分布
        4.5.2 主梁位移的時間歷程
    4.6 小結(jié)
5 起重機(jī)新型結(jié)構(gòu)及輕量化研究
    5.1 門式起重機(jī)改造方案
    5.2 門式起重機(jī)改造方式
    5.3 基于Hyerworks的主梁優(yōu)化
        5.3.1 Altair Optistruct結(jié)構(gòu)迭代優(yōu)化過程理論基礎(chǔ)
        5.3.2 設(shè)計變量的選取與定義
        5.3.3 狀態(tài)變量的選取與定義
        5.3.4 目標(biāo)函數(shù)與門式起重機(jī)尺寸優(yōu)化數(shù)學(xué)模型的建立
        5.3.5 優(yōu)化模型的建立
        5.3.6 主梁優(yōu)化后的結(jié)果分析
    5.4 主梁優(yōu)化后的靜力學(xué)分析及模態(tài)分析
    5.5 小結(jié)
6 實驗與結(jié)果分析
    6.1 實驗?zāi)康呐c實驗原理
        6.1.1 實驗?zāi)康?br>        6.1.2 實驗原理
    6.2 實驗設(shè)備及實驗條件
        6.2.1 儀器設(shè)備
        6.2.2 實驗條件
    6.3 實驗方案
        6.3.1 起重機(jī)的工作狀況
        6.3.2 測試截面的確定以及應(yīng)變片的布置
        6.3.3 加載方法
        6.3.4 測試前的準(zhǔn)備工作
        6.3.5 實驗步驟
    6.4 數(shù)據(jù)處理與結(jié)果分析
    6.5 小結(jié)
7 全文總結(jié)與展望
    7.1 全文總結(jié)
    7.2 展望
參考文獻(xiàn)
攻讀學(xué)位期間主要的研究成果
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號：3631088