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100t/38m公路桥梁架设用门式起重机结构优化设计及其主梁下挠变形的研究

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第一章 绪论

1.1 选题背景及意义

1.2 国内外起重机发展现状及研究趋势

1.3 研究内容及方法

第二章 门式起重机结构设计

2.1 门式起重机主梁结构参数确定

2.2 门式起重机支腿结构参数确定

2.3 门式起重机稳定性分析

2.4 本章小结

第三章 门式起重机结构有限元分析

3.1 有限元分析理论

3.2 门式起重机结构有限元计算

3.3 有限元计算结果分析

3.4 结构模态分析

3.5 本章小结

第四章 门式起重机结构优化设计

4.1 优化设计简介

4.2 门式起重机主梁优化数学模型的建立

4.3 门式起重机主梁优化过程的实现

4.4 本章小结

第五章 门式起重机主梁下挠问题的研究

5.1 门式起重机事故分析

5.2 主梁下挠变形分析

5.3 主梁下挠变形问题的解决方法

5.4 新型支腿结构形式的研究

5.5 支腿结构液压升降系统设计

5.6 本章小结

第六章 支腿结构液压升降系统仿真分析

6.1 AMESim平台的应用

6.2 系统仿真分析

6.3 液压升降系统在半门式起重机中的应用

6.4 本章小结

结论与展望

参考文献

攻读硕士学位期间的研究成果

致谢

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摘要

本文以100t/38m公路桥梁架设用门式起重机为研究对象,根据门式起重机的用途对其进行结构设计分析,确定了起重机钢结构各部分参数。利用有限元分析软件ANSYS对门式起重机结构进行静力学和模态分析。分析结果表明该起重机满足静强度、刚度和动态刚度设计要求,且局部强度还有富余,可以进行适当的优化。以门式起重机整机重量最轻为目标函数,以主梁截面尺寸为优化设计变量,强度、刚度为约束条件,利用有限元分析软件ANSYS对主梁截面尺寸进行优化设计,重量降低了12.8%,效果是很明显的。利用研究分析平台ANSYSWorkbench进行优化,可在响应点处观察参数的灵敏度,反映设计点对输出参数的敏感性大小,可知下盖板对门式起重机主梁的挠度和应力影响较大,为起重机设计人员和生产厂家提供参考。将优化后的数值圆整后重新在ANSYS中建模分析,可知仍然满足结构强度、静刚度及动态刚度要求。另外,因为此类起重机主要在野外工作,受风力影响较大,要注意风向对门式起重机的影响,在安装使用时,不要使同一侧主梁始终在迎风侧,尽量使双侧主梁交替迎风,提高整机使用性能和寿命。最后,通过分析门式起重机主梁下挠变形引起的一系列影响,介绍目前解决此类问题方法的不足,提出一种新型结构形式消除主梁下挠变形产生的影响,并设计出实现方案,计算得相关参数,利用高级建模仿真平台AMESim对系统进行模拟仿真,达到了预期效果,证明了系统结构的可行性和可靠性。还可以将此系统经过改进应用在半门式起重机中,使其性能得到更充分的利用。此新型结构形式的提出为以后相关研究提供参考。

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