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《吉林大学》 2011年
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大吨位全地面起重机臂架大变形分析的参数化软件开发

单增海  
【摘要】:随着国民经济的发展,我国的工业水平发展迅速。近年来国家大力发展基础建设,基而础建设需要大量的工程机械,这必然促进工程机械行业高速发展。起重机是工程设备中使用最广泛、最灵活的产品,是工程机械的重要组成部分。随着建设要求的大幅提高,市场竞争日益激烈,起重机更新换代的速度也逐步提高。 近几年中国的逐渐出现了更大吨位的起重机,同时产品系列也更加丰富。企业根据市场需求特点,不断丰富着自己的产品系列谱。为了跟上发展的步伐,设计一台新吨位起重机的时间正在逐渐缩短。目前,设计一台系列谱中的升级产品需要4个月时间;设计一台不在系列谱中,更大吨位的新品,从方案到样机试验也仅仅是1年左右时间。 为了加快设计速度,缩短设计时间,企业与高校合作研究开发新产品,将高校的先进技术资源与企业自身经验相结合。我们总结传统的设计经验,学习国外先进技术,归纳成符合产品自身特点的设计流程,并寻找出适合设计流程的计算方法。在近几年时间里,我们总结了产品设计流程,将其分为方案设计、详细设计和样机实验,共3个阶段。除去样机测试以外,其余两个均应用计算机辅助设计技术。 方案设计阶段的目的是制定起重机关键参数,如起重机三角点、吊臂长度、截面参数等,然后计算性能。这个阶段的特点是计算数据量大,主要体现在起重机工况多。通常一个完整的结构形式,有上万个工况。对于每一个工况都需要计算强度、刚度、变幅油缸、回转支承、整车倾翻稳定和支腿内力,共计6种单项控制的性能。然后整合这6种性能,取出相同幅度的最小吊重作为最终性能。又因为方案设计阶段中,参数修改频繁,所以一轮计算是不能满足要求的。 在这个阶段中,我们使用过多种有限元软件,尝试了多种计算方法。从最开始的ALGOR软件,静力线性方法到目前的ANSYS软件,几何大变形分析。基于这些软件,我们编写了适合这个阶段的计算程序,实现了模型根据工况的自动组装、自动加载、自动求解、自动提取结果、根据工况表多工况的功能。相继计算了多系列的不同产品,并通过实验检验了计算结果,逐渐总结、归纳计算方法。在计算不同产品时,总体上方法是一致的,但是总会存在细小的差别。为了达到形成统一的计算方法,减少人为错误,不再第三方软件中建立模型的目的,我们再一次总结计算方法,抽象出结构的特征,统计出所有计算过产品的参数,编写了适合方案阶段的参数化计算程序。 详细设计阶段对应于设计人员形成三维模型时期,其目的是检验三维模型局部是否满足强度要求。因为在这个过程中,每种产品局部特征差异比较大,不容易抽象出共同的特点,但是可以根据现有的产品建立参数化的模型库。当设计新产品时,从模型库中寻找近似的结构,然后加以修改,建立成满足当前要求的结构。 本论文介绍了针对方案阶段的参数化过程。首先,针对起重机自身结构特点,提取并抽象出计算参数。然后,编写基于有限元软件ANSYS的性能计算程序。其次,批量计算不同吨位产品性能,总结计算中遇到的问题和解决方法。最后对原程序性能计算结果和参数化性能计算结果做了比较,分析两种结果偏差。
【学位授予单位】:吉林大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TH21

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【参考文献】
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【共引文献】
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