橋式起重機金屬結構的輕量化設計研究.pdf

1、本文基于現(xiàn)代設計方法中的有限單元法和結構優(yōu)化設計方法,以某50t-31.5m橋式起重機為研究對象,完成了多種工況下材料分別為Q235和Q345的橋式起重機橋架的輕量化設計研究。
　　 首先介紹了起重機的研究現(xiàn)狀和CAE技術的在起重機行業(yè)的應用現(xiàn)狀,深入研究了有限元法的理論基礎及有限元分析軟件HypefWorks。在第三章詳細描述了此橋式起重機的金屬結構并建立其幾何模型,此外,運用前處理軟件HyperMesh建立了起重機橋架的有限

2、元模型,對有限元建模過程進行了詳細闡述。在第四章分別對橋架的整個有限元模型和半個有限元模型進行了模態(tài)分析和靜態(tài)分析,分析計算結果表明此橋式起重機橋架的結構性能的安全系數(shù)過大還存在很大的優(yōu)化空間,因此有必要對其進行結構輕量化設計。在第五章為了驗證有限元模型及其計算結果的準確性,采用解析法對橋式起重機的主梁進行靜力學理論計算,其結果與有限元計算結果相當吻合,確保了有限元計算結果的可信度。
　　 本文在第六章深入研究了各種結構優(yōu)化設計

3、方法和流程,及Optisuct中的結構優(yōu)化方法,并分別對材料為Q235和Q345的橋式起重機橋架結構進行多種工況下的形狀優(yōu)化、尺寸優(yōu)化、拓撲優(yōu)化以及綜合優(yōu)化,此外,還對主梁進行了板厚變截面優(yōu)化設計和魚腹梁變截面優(yōu)化設計。首先建立橋架結構的優(yōu)化設計數(shù)學模型,各個優(yōu)化設計的優(yōu)化模型雖有所區(qū)別,但最終目標都是減少起重機橋架的自重,實現(xiàn)輕量化設計的目的。通過本文的研究表明采用結構優(yōu)化方法進行橋架設計可以在滿足起重機強度剛度的設計要求下實現(xiàn)結構輕