基于相似理論的龍門起重機主梁架有限元分析及優(yōu)化設計.pdf

1、隨著科學技術和社會發(fā)展水平的的不斷提升，龍門起重機在實際工程應用中的意義日益凸顯，例如大型船舶的組裝、鐵路和地鐵軌道的鋪設等。為了滿足工程建設的需求，實際當中要求龍門起重機能夠承受較大的、復雜的載荷，并且還得具有較強的環(huán)境適應性。因此龍門起重機早已向著大型化、專業(yè)化、智能化的方向發(fā)展。但是原有的龍門起重機設計理念及其測試手段越來越不能滿足實際生產(chǎn)需求。為此，本文采用新的設計理念和設計方法對龍門起重機主梁架進行靜、動態(tài)分析和優(yōu)化設計。

2、r>　　研究運用相似理論和量綱分析法得到龍門起重機主梁架模型和原型之間研究參數(shù)的相似準則，設定選取6種相似比例的模型在2個工位下進行有限元分析，得到相應的分析結(jié)果。研究相似比的取值對分析結(jié)果的影響以及各個相似比之間存在的關系，并對相似比的選取做出探討。重點考察實際應用中幾個重要的關鍵點，探究最大等效應力等分析結(jié)果與相比選取之間的規(guī)律。通過實例證明，相似理論對于處理大型鋼結(jié)構(gòu)件有著明顯的優(yōu)越性，合理利用資源，減輕問題解決的工作量，節(jié)約時間

3、，同時得到相當精準的分析結(jié)果。
　　龍門起重機的傳統(tǒng)設計方法仍然采用傳統(tǒng)理論和多年總結(jié)經(jīng)驗相結(jié)合。通常做法是保證龍門起重機擁有足夠大的安全系數(shù)，從而使得產(chǎn)品的質(zhì)量和性能存在不足。導致龍門起重機某些構(gòu)件尺寸不合理，材料不能完全利用，整體結(jié)構(gòu)笨重，而且只能對起重機的某些關鍵部位的應力和剛度做出判斷。根據(jù)起重機設計規(guī)范GB/T3811-2011，起重機驗收需要經(jīng)過不同工況工位下相應載荷的測定。為了彌補上述傳統(tǒng)設計方法的不足，本文以有限元

4、軟件ANSYS下的協(xié)同仿真平臺Workbench作為分析工具，選取小車位于跨中和柔性支腿端兩個工位，在龍門起重機動態(tài)工況下對起重機進行分析。分析結(jié)果得知龍門起重機的靜態(tài)性能和剛度均滿足設計規(guī)范要求。
　　同樣以有限元軟件ANSYS下的協(xié)同仿真平臺Workbench作為分析工具對龍門起重機主梁架進行模態(tài)分析和預應力模態(tài)分析，對龍門起重機的動態(tài)特性參數(shù)進行求解和分析，得出龍門起重機主梁架前6階的振動頻率及其相對應的振型。以自然頻率來衡

5、量龍門起重機主梁架的動剛性，根據(jù)結(jié)果找到起重機主梁架動態(tài)性能的薄弱環(huán)節(jié)?？芍堥T起重機的第3、4階固有頻率較為接近，從第3階到第4階起重機主梁架振型發(fā)生突變，容易引起起重機工作故障，需要加以控制和改善。
　　通過對起重機主梁架靜、動態(tài)分析得知龍門起重機存在較大的安全裕度，因此對起重機主梁架進行優(yōu)化設計。以減輕自重為目標，滿足起重機設計規(guī)范中規(guī)定的參數(shù)值為約束條件?？紤]到實際情況，以主梁和柔性支腿為重點，定義了9個設計變量，以Wor