大長細比桁架式起重臂的非線性相似設計.pdf

1、對于工程領域中具有大長細比及明顯非線性特征的大型起重機械的臂架系統(tǒng)，國內通過類比、仿制方法解決單機設計與制造問題，缺乏具體的設計方法和理論基礎。近年來隨著計算機及有限元等數(shù)值方法的發(fā)展，出現(xiàn)了諸如優(yōu)化設計、有限元設計、模塊化設計等現(xiàn)代設計方法，使起重機的設計進入了一個新的階段。但該類方法屬于一種“后期設計”方法，即在產品已有初步結構參數(shù)的基礎上進行校核改進或數(shù)值優(yōu)化，仍然沒有解決上述問題。
　　為降低設計成本，提高設計效率，加強對

2、優(yōu)化后的標桿產品的繼承性，實現(xiàn)快速設計，本文針對經典相似理論在非線性領域存在理論不完善而導致應用受限的問題，研究了大變形條件下基于原型產品的目標產品的非線性相似設計方法。課題源于國家自然科學基金資助項目《大長細比起重臂的非線性相似設計機理及系統(tǒng)相似動力學分析方法研究》（項目批準號:51475068），主要研究內容如下:
　　(1)以大長細比結構中應用廣泛的履帶起重機主臂為研究對象，分析其受力特點，建立主臂在載荷組合Ⅱ，起升與回轉運

3、動同時進行時變幅與回轉平面內的受力模型。
　　(2)在假設原型產品各需求參數(shù)均已知的前提下，基于相似理論通過引入位移勢函數(shù)對有限元基本方程組進行勢函數(shù)表示，并對位移勢函數(shù)表示的有限元方程組進行無量綱化處理建立基于局部坐標系的單元相似準則，采用坐標轉換的方法將局部坐標系參數(shù)轉換到整體坐標系得到全局坐標系下的非線性相似準則。
　　(3)由得到的非線性相似準則，依據穩(wěn)定性原則以原型產品為基礎，推導得到設計目標主弦桿截面積的相似設計

4、方法;依據桁架結構的剛度要求推導得到臂架的寬度和高度的相似設計方法;探討了腹桿的布置形式，選取交叉焊接的W型結構，并通過跨距對腹桿與主弦桿的夾角及腹桿長度進行了相似設計。
　　以現(xiàn)有的較為成熟的QUY750履帶起重機為原型產品，對其進行特征值屈曲分析和非線性屈曲分析求得各所需參數(shù)。應用上述研究所建立的非線性相似準則及臂架結構非線性設計方法，通過原型QUY750履帶起重機結構參數(shù)對1350t履帶起重機桁架臂進行相似設計。對比LR11