基于VB及APDL的门式起重机有限元分析系统

摘要

门式起重机械是现代生产物流过程中重要的工具，其金属结构部分重量占整机重量40％-70％，结构计算是门式起重机结构设计的核心，目前国内企业主要通过经典力学公式进行结构计算。由于公式较为复杂、计算过程占用时间长，同时计算结果容易受设计人员的主观因素影响，造成部分产品的结构安全裕度过大、材料浪费，产品生产成本增加。还有些产品强度、刚度不满足设计要求，甚至出现主梁断裂、整机垮塌等严重的后果。
　　随着有限元技术的不断发展，采用有限元技术对结构进行计算、校核、优化成为起重行业的发展趋势，然而目前很多设计人员并未掌握相应的有限元知识和软件操作方法，加之现有有限元软件大多为英文操作界面，增加了软件的学习使用难度。
　　本文以门式起重机金属结构为研究对象，利用Visual Basic软件及有限元分析软件ANSYS的APDL语言，设计开发了门式起重机结构的有限元分析系统。本人的主要工作如下:
　　(1)利用Visual Basic程序设计开发了用户交互界面，利用该界面实现分析类型选择、计算参数输入、载荷计算，ANSYS程序调用、说明书生成等功能。
　　(2)针对不同结构类型的门式起重机编写参数化分析(APDL)程序。利用该程序实现参数化建模、网格控制及划分、边界条件定义、各工况下载荷的施加、选用计算方式并完成计算、结果读取并保存、图片动画生成等功能。
　　(3)为方便设计人员的使用，设计了标准格式的有限元分析计算说明书、其中包含载荷计算说明、工况说明、计算结果云图、计算结果说明等内容。
　　(4)对系统进行详细介绍的同时，以MG12.5t-40M双梁门式起重机和标准门式起重机MG100t-26m为例，对结构校核、标准化设计方面的应用加以说明。
　　本系统只需设计人员输入参数，其他工作都由系统自行完成，降低了有限元技术使用门槛，减轻设计人员的工作量，同时系统可以提取计算结果，配合计算云图，为设计人员提供直观、生动、准确的参考。增强了计算结果的准确度和可靠度。该系统经一段时间的企业内部试用，取得了很好的效果，为门式起重机的设计提供了一个实用的计算工具。

目录

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摘要

第1章 绪论

1．1 我国起重机行业现状及存在问题

1．2 我国起重机产品发展趋势

1．3 国内外研究现状

1．4 主要研究内容

第2章 门式起重机参数化有限元模型

2．1 有限元技术简介

2．1．1 有限元的基本思想

2．1．2 有限元的具体分析步骤

2．1．3 有限元方法的特点

2．2 有限元分析软件ANSYS简介

2．3 参数化技术简介

2．4 参数化设计语言APDL

2．5 门式起重机有限元模型

2．5．1 门式起重机简介

2．5．2 门式起重机构成

2．5．3 有限元模型的简化及质量补偿

2．5．4 模型的单元组成

2．5．5 边界条件

2．5．6 起重机参数设置

第3章 门式起重机金属结构及载荷计算

3．1 门式起重机金属结构概述

3．2 载荷分类

3．2．1 常规载荷

3．2．2 偶然载荷

3．2．3 特殊载荷

3．2．4 其他载荷

3．3 起重机的载荷组合

3．3．1 无风工况下的载荷组合

3．3．2 有风工况下的载荷组合

3．3．3 特殊情况下的载荷组合

3．4 门式起重机计算工况

3．5 金属结构设计许用值

第4章 门式起重机模态分析

4．1 模态分析理论

4．1．1 模态分析基本原理

4．1．2 ANSYS中模态提取的方法

4．2 模态分析基本步骤

4．3 门式起重机模态分析结果

4．3．1 无悬臂结构模态分析结果

4．3．2 双悬臂结构模态分析结果

4．3．3 单悬臂结构模态分析结果

4．3．4 门式起重机模态分析结果讨论

第5章 系统介绍与应用

5．1 Visual Basic 6.0简介

5．1．1 对象介绍

5．1．2 窗体简介

5．1．3 Visual Basic控件简介

5．2 基于VB的ANSYS调用方法

5．3 基于VB的Word调用方法

5．4 用户界面介绍

5．5 计算结果查询

5．5．1 双梁门式起重机(无悬臂)结果界面

5．5．2 双梁门式起重机(双悬臂)结果界面

5．5．3 双梁门式起重机(单悬臂)结果界面

5．5．4 支反力计算

5．5．5 结构计算说明书

5．6 系统应用案例

5．6．1 MG12.5T-40m门式起重机结构校核

5．6．2 MG100／20t-26m标准门式起重机结构优化

结论与展望

致谢

附件

参考文献