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单臂架起重机臂架结构变幅运动与动力数值仿真

王真

  起重机臂架结构是臂架式类型起重机的重要承载部件之一,其力学性能对整机的正常运转有直接影响,故障率较高。目前在臂架结构的设计和故障诊断中有以下两方面的问题有待解决:1)目前仅是对臂架结构在工作状态下的最大和最小幅度进行结构分析,而起重机在最大到最小幅度的整个变幅过程中,应力和位移等力学参量均难以知晓,关键由于这项工作在设计和验算中是很难或根本无法实现,因此无法全面了解臂架结构在整个变幅运动中的工作状态;2)起升机构起制动时对臂架结构产生强烈的冲击动载荷,其动态响应如何?针对以上两个问题,本论文以单臂架起重机臂架结构为研究对象,以有限元法和机械动力学为理论基础和分析手段,运用参数化技术和有限元分析软件ANSYS对单臂架结构的变幅运动进行了运动数值仿真,研究了单臂架的动态特性和臂架在起吊时的动力学响应,并采用Visual C++ 6.0开发了相应的数值运动和动力仿真软件。主要研究工作如下:1)用ANSYS的内部命令和APDL语言以及参数化技术建立了单臂架结构的有限元参数化模型。它使得有限元分析过程中对模型的修改以及再次计算很方便、快捷,而且不容易出错。2)用建立好的有限元参数化模型和ANSYS的内部命令编写了臂架结构变幅运动数值仿真的命令流文件(即log文件),具体实现了仿真,获得了仿真动画和仿真数据曲线,经分析得出了有参考价值的结论。3)研究了臂架的动态特性。结合有限元参数化模型编写了模态分析的命令流文件,该模态分析可以是变幅过程中任意幅度的模态分析。提取了前几阶固有频率、主振型及其振型图,并对结果进行了分析。4)对臂架在货物突然起吊受到动载荷的情况进行了瞬态分析。结合有限元参数化模型编写了瞬态分析的命令流文件,该瞬态分析同样可以实现变幅过程中任意幅度的瞬态分析。获得了臂架突然起吊的瞬态动力响应,包括动应力、动位移响应仿真云图和典型节点的动应力时间历程曲线,并对结果进行了分析。5)有效地运用Windows编程技术、Visual C++软件对臂架的运动数值仿真和动力学分析进行了封装。独立开发了单臂架变幅运动和动力数值仿真软件,该软件界面友好,操作简便、实用。……   
[关键词]:起重机臂架结构;运动数值仿真;动力学分析;有限元法;ANSYS
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:武汉理工大学2003年