門式起重機金屬結(jié)構(gòu)分析及優(yōu)化設(shè)計.pdf

1、門式起重機是一種在露天物料搬運工作中廣泛采用的大型裝卸機械，被應(yīng)用于航空工業(yè)、冶金、機械加工等諸多生產(chǎn)領(lǐng)域。而作為起重機“骨架”的金屬結(jié)構(gòu)，其重量占整機重量的60％～80％，對其進行優(yōu)化設(shè)計可在保證性能的前提下有效降低材料成本，因此是起重機設(shè)計中一個非常有實用價值的環(huán)節(jié)。本課題結(jié)合河南省起重機產(chǎn)業(yè)的實際需求，針對國內(nèi)門式起重機金屬結(jié)構(gòu)普遍存在質(zhì)量偏重、成本較高、材料消耗較多的特點，提出以成熟商業(yè)軟件為工具，以二次開發(fā)為手段，對起重機金屬

2、結(jié)構(gòu)進行參數(shù)化有限元分析和結(jié)構(gòu)優(yōu)化的研究思路。該研究工作可以保證起重機的工作性能，促進整機輕量化，降低生產(chǎn)成本，提高起重機的設(shè)計質(zhì)量和設(shè)計人員工作效率，因此具有重要的意義。
　　 本文以吊鉤門式起重機為研究對象，重點分析金屬結(jié)構(gòu)的組成及特點，獲得了能滿足實際工作要求的結(jié)構(gòu)簡化幾何模型。以大型有限元分析軟件ANSYS為工具，利用APDL命令流開發(fā)技術(shù)，在合理選擇單元類型、單元接觸形式、載荷類型及邊界條件的基礎(chǔ)上，建立了金屬結(jié)構(gòu)的參

3、數(shù)化有限元分析模型。然后，結(jié)合金屬結(jié)構(gòu)承受的載荷及工況，對其進行靜力分析和動態(tài)分析（包括模態(tài)分析和瞬態(tài)動力學分析）。通過靜力分析獲得結(jié)構(gòu)的應(yīng)力和變形量，以此為約束條件，為結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計做準備。通過動態(tài)分析驗證結(jié)構(gòu)的動態(tài)性能，為結(jié)構(gòu)的動態(tài)分析提供一定的理論基礎(chǔ)。
　　 在完成金屬結(jié)構(gòu)的有限元分析工作之后，以其體積作為目標函數(shù)，考慮應(yīng)力和變形約束，結(jié)合起重機設(shè)計的基本原則，采用基于ANSYS與iSIGHT集成優(yōu)化方法對門式起重機金屬