基于CAD与FEM的塔机结构分析参数化技术研究与应用

摘要

对于由多种标准部件组成的塔式起重机而言,将这类标准节(单元)进行特定组合以形成不同的工作状况,既是实现其功能的基础,也是其工作的基本属性。目前,在设计过程中普遍采用有限元软件进行分析和校核,考虑到使用有限元建模比较繁琐,因此简化有限元建模过程对于提高设计效率而言就显得非常重要。
　　本论文的第一部分旨在对塔式起重机有限元建模过程进行创新性研究,充分利用常用的建模软件AutoCAD和有限元软件ANSYS,开发出一套完整的系统。该系统主要由建模、转化、有限元前处理、装配等几部分组成。利用ObjectARX.Net对AutoCAD进行二次开发,利用APDL对ANSYS进行二次开发,利用MFC编制参数输入界面,将AutoCAD的建模与ANSYS的前处理整合起来。本系统通过读取 CAD的三维线框图,并将这些线框图转化为特定有限元模型,利用参数化装配技术,组装出各个标准单元与结构,从而建立起各种常用的塔式起重机整机或部件的有限元模型。本程序能建立各种常见的塔帽式,动臂式,平头式,撑杆式塔式起重机。并且可在短时间内快速对各个结构进行任意装配组装。同时在 AutoCAD中对相应线框模型进行修改也可以转换到有限元模型中,并可以充分的利用已有 CAD图形来建立各种工况下的塔机模型。这种全新建模思路和CAD与CAE在塔机方面的集成技术有效的解决了塔式起重机在多工况分析的过程中反复建模的问题,显著提高了设计与分析的效率。
　　本论文的第二部分对QTZ2400塔式起重机作了结构设计,在设计过程中参阅最新的标准与规范,设计出了起重力矩为2400吨米的上回转、自升式、动臂式塔式起重机结构。同时,为了满足设计的合理与可靠性,充分利用上述开发的“基于CAD与FEM参数化装配系统”的优势,在特定载荷组合条件下对塔机结构在多工况下进行整体的有限元建模与分析,校验了各项力学性能,确保了设计的合理有效。

目录

基于CAD 与FEM 的塔机结构分析参数化技术研究与应用

RESEARCH AND APPLICATION OF TOWER CRANE PARAMETRIZED STRUCTURAL ANALYTICAL TECHNOLOGY BASED ON CAD AND FEM

摘 要

Abstract

目 录

第1章 绪论

1.1 课题背景及研究的目的和意义

1.2 国内外发展概况

1.3 本文主要研究内容

第2章 塔机结构模块化与建模系统整体架构

2.1 概述

2.2 塔机几何结构组成分析

2.3 塔机有限元建模系统的整体布局

2.4 CAD部分程序的编制与功能实现

2.5 本章小结

第3章 塔机结构建模系统的构建与可用性验证

3.1 概述

3.2 FEM部分二次开发程序的编制与功能实现

3.3 MFC参数输入平台介绍

3.4 系统的功能性验证

3.5 本章小结

第4章 塔机结构设计与建模装配系统实际应用

4.1 概述

4.2 设计原则、内容与重要参数的确定

4.3 程序操作实例

4.4 分析与校核

4.5 本章小结

结 论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

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致 谢