桥式起重机桥架结构动力学及刚强度仿真分析

摘要

起重机是一种空间运输工具，主要作用是完成物体的位置变化。桥式起重机的桥架结构包括主梁、端梁和小车等，是起重机的主要承力部件。刚强度是验证起重机安全性能的重要指标。本文基于有限元理论和起重机动力学理论，以有限元分析软件MARC和多体动力学仿真分析软件ADAMS为平台，对某16t-22.5m桥式起重机的桥架结构进行多种典型工况下的刚强度仿真分析，为起重机的安全性能及轻量化研究提供了可靠有效的技术和理论支撑。
　　首先应用Solidworks软件对桥式起重机的桥架结构进行三维几何建模，分别采用了装配体模型和简化抽壳式模型两种方案，从建模时间、模型构件之间的连接关系对比分析了两种建模方案的特点，并通过仿真分析模型对比得到桥架结构多体动力学仿真分析时宜采用简化抽壳式模型及刚强度有限元仿真分析时宜采用装配体模型的结论。
　　其次提取出起重机小车满载于主梁跨中起动、小车满载于主梁跨端起动、小车于主梁跨中加载、小车满载于主梁跨中卸载四种典型工况。采用ADAMS多体动力学软件对以上四种工况下的桥架结构进行虚拟样机建模及多体动力学仿真分析。提取不同工况下主梁承受的极值载荷，作为主梁刚强度有限元仿真分析时的输入载荷。针对吊重用钢丝绳仿真模型的柔性化建模进行了深入地研究，对钢丝绳的柔性特性，采用多个连续小圆柱体通过轴套力连接的方式，确定了钢丝绳的柔性连接模型和刚度计算公式，通过多次仿真试验获得符合实际的绳索阻尼系数，实现了符合绳索机械特性的动力学仿真模型。
　　最后应用有限元分析软件MARC对小车满载于主梁跨中卸载及跨端卸载两种极限工况下的桥式起重机的单根主梁结构和整机桥架结构进行了刚强度有限元仿真分析，得到两种极限工况下桥架结构的应力分布云图和变形图，校核了该桥式起重机的桥架结构刚强度，为在役桥式起重机结构的安全性、可靠性提供了有效的技术路线和理论支撑;同时有限元分析云图也为该桥式起重机的轻量化研究设计提供了依据。

目录

声明

致谢

摘要

1 引言

1．1 课题的研究背景及意义

1．2 研究目的和目标

1．3 桥式起重机研究现状及发展

1．4 论文研究内容

1．5 本章小结

2 桥式起重机类型及建模分析

2．1 桥式起重机桥架结构的机械结构

2．2 模型参数的获取和确定

2．3 桥式起重机桥架结构三维模型设计方案

2．3．1 三维模型的两种设计方案介绍

2．3．2 两种建模方案的对比分析

2．4 本章小结

3 桥式起重机桥架结构虚拟样机建模及仿真分析技术

3．1 虚拟样机技术及ADAMS软件

3．2 起重机动力学问题

3．3 ADAMS中桥式起重机桥架结构虚拟样机仿真模型的建立

3．3．1 起重机动力学特征及典型工况的选取

3．3．2 桥式起重机桥架结构虚拟样机的建立

3．4 本章小结

4 桥式起重机桥架结构典型工况下的多体动力学仿真分析

4．1 小车满载跨中及跨端起动工况下桥架结构的多体动力学仿真分析

4．2 小车于主梁跨中加载工况下桥架结构的多体动力学仿真分析

4．3 小车满载于主梁跨中卸载工况下桥架结构的多体动力学仿真分析

4．4 本章小结

5 桥式起重机桥架结构单根主梁的静力学有限元仿真分析

5．1 MARC有限元分析软件

5．2 单根主梁的静力学有限元法仿真分析

5．3 桥机主梁结构有限元模型的建立及求解

5．4 梁单元桥架结构模型的有限元仿真分析

5．5 本章小结

6 桥式起重机整机桥架结构的刚强度仿真分析

6．1 整机桥架结构的刚强度仿真

6．2 结果分析

6．3 单根主梁刚强度仿真分析与整机刚强度仿真分析的对比

6．4 本章小结

7 结论与展望

参考文献

附录A

作者简历

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