动臂式塔式起重机臂架参数化计算系统的研究

摘要

动臂式塔式起重机（简称动臂塔机）作为建筑行业一个不可或缺的大型物流设备之一，其重要性也逐渐的突显出来。如今的高层和超高层建筑不断增多，动臂式塔式起重机的优势更加明显，其需求量也在不断的增加，对于动臂式塔机的生产厂家来说是一个巨大的商机。动臂式塔式起重机是由梁杆单元组成的复杂结构。起重臂是动臂塔机的直接承载部件，其力学性能直接影响整机的工作性能。金属结构是臂架的主要组成部分，所以，必须在强度、刚度和稳定性方面保证动臂塔机臂架安全可靠的工作。传统的动臂塔机臂架设计方法使得设计任务相对繁重，设计效率低下。目前，动臂式塔式起重机臂架的设计广泛使用有限元法进行结构分析。然而，应用有限元对臂架结构进行分析，对用户的专业知识要求较高，并且需要花费大量的时间进行有限元模型的创建和修改。针对以上问题，本文分析动臂塔机臂架的结构，通过对参数化技术、有限元参数化技术、ANSYS的二次开发技术和VisualBasic6.0的编程技术深入学习研究的基础上，研制一个能适用于目前国内外常见的动臂塔机臂架结构的参数化计算分析系统。
　　本课题以动臂式塔式起重机起重臂为研究对象，利用VisualBasic6.0语言对ANSYS进行二次开发，详细的介绍了参数化分析系统的实现。收集动臂式塔机臂架的截面形式、臂节组合形式和常用型材，通过对动臂式塔式起重机起重臂结构特点以及整体稳定性的研究，确定了建立有限元模型所需的结构参数、材料参数、载荷参数等，通过对起重臂稳定性校核公式的研究，确立了稳定性计算公式中轴力的计算方法。应用ANSYS软件的参数化的编程语言编写动臂式塔式起重机起重臂的参数化有限元模型的程序。利用VisualBasic6.0语言设计用户交互式界面，实现界面与ANSYS之间的数据传递，通过在交互界面中输入或修改结构尺寸参数和结构形式参数快速完成臂架的有限元建模。编写载荷计算程序，根据界面输入的基本载荷参数自动完成有限元分析中载荷参数的计算，并将计算结果传递到ANSYS中，利用Shell函数实现对有限元分析软件ANSYS的封装和调用。利用VisualBasic6.0语言编写臂架的整体稳定性计算程序，实现整体稳定性的校核。最后将分析结果保存到文本文件中，通过程序读取该文本文件显示在数据结果界面中，方便设计人员检查，进一步修改设计。
　　最后应用LF295动臂式塔式起重机起重臂（空间三角形截面吊臂）为算例，分析了臂架的强度和稳定，对系统的程序进行验证。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 动臂式塔式起重机的发展概况及发展趋势

1．1．1 动臂式塔式起重机的发展概况

1．1．2 动臂式塔式起重机的发展趋势

1．2 课题研究的目的和意义

1．3 课题研究相关的国内外动态

1．4 本课题研究的主要内容

第二章 臂架结构的特征参数和稳定性的研究

2．1 臂架结构的特征参数

2．1．1 几何模型参数

2．1．2 定义单元属性参数

2．2 臂架结构稳定性的研究

2．2．1 验算准则

2．2．2 稳定性验算公式中轴力的研究

2．3 本章小结

第三章 参数化计算系统的基本理论与方法

3．1 有限元法的基本理论

3．1．1 有限元法的基本思想

3．1．2 有限元法的求解过程

3．2 ANSYS软件简介

3．2．1 ANSYS的主要分析模块

3．2．2 APDL参数化语言特点

3．3 Visual Basic开发平台简介

3．4 本章小结

第四章 参数化计算系统的总体研究

4．1 设计思路

4．2 起重臂结构主要参数的确定

4．3 参数化计算系统交互界面的研究

4．4 本章小结

第五章 应用算例

5．1 初始结构参数

5．2 相关载荷计算

5．3 参数化分析结果

5．3．1 额定载荷Q=2700kg工况

5．3．2 额定载荷Q=10000kg工况

5．3．3 整体稳定性

5．3．4 结果分析

5．4 本章小结

第六章 结论

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

作者简介

致谢