某800t海上桅杆式起重机动态特性分析与多目标优化

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2、mittedinFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofManagementScienceDynamicperformanceanalysisandmulti-goaloptimizationofa800toffshoremastcraneSubmittedbyGaoJianSupervisedbyProfessorPanBaojunJiangsuUniversityofScienceandTechnologyJune,2015江苏科技大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作

3、所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：年月日江苏科技大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权江苏科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于：(1)保密□，在年解密后适用本授权书。(2

4、)不保密□。学位论文作者签名：指导教师签名：年月日年月日摘要摘要桅杆式起重机在传统吊装设备中具有独特的优势，应用于海洋工程领域的大吨位海上桅杆式起重机在国外的需求量越来越大，而在我国的自主研发才刚刚起步。区别于陆用起重机和船用起重机，海洋环境增加了海上起重机的作业难度，其结构需具备更强的冲击强度，考虑船舶运动载荷的结构动力学分析方法仍有待完善。本文以800t海上桅杆式起重机为研究对象，分析多工况下其结构的动态特性并进行优化。主要研究内容如下：1）结合目标起重机的结构特征，对吊臂、转台和定柱等组件进行受力分析和载荷计算，在对比船舶运动载荷的经验计算方法和数值分析方法的基础上，运用AQWA

5、分析环境载荷入射方向为90时起重作业状态、作业方向对船体运动的影响，确定了结构分析中的船舶运动载荷。2）基于有限元非线性分析理论，运用Hypermesh定义起重机各组件的MPC非线性接触，并将整机有限元装配模型的.cdb数据传递至ANSYS中，分析起重机的多工况静强度和稳定性。结果表明，56.4/800t吊装为起重作业的危险工况，吊臂和定柱的厚度分布有待优化。3）基于结构动力学中的多自由度系统振动理论，由ANSYS的模态分析结果研究不同吊装角度对整机自振特性的影响；由谐响应分析结果研究0~20HZ范围内船舶运动激励对起重机动态特性的影响；调用船舶运动载荷的.CSV数据，采用Newm

6、ark-法计算起重机的瞬态动力学响应，研究载荷的联合作用对起重机动态特性的影响。结果表明，船舶运动激励与整机第1阶固有频率产生共振；56.4/800t吊装工况下，主钩卸载的瞬间吊臂末端的振动最强，且该处的冲击强度有待提高。4）采用基于DesignExplorer和AltairOptistruct的联合优化技术，设定由局部至整体的优化设计路线，以轻量化为优化目标，同时兼顾结构的力学性能，采用迭代算法、筛选法、MOGA法和NLPQL法，实现吊臂、转台乃至关键零部件的多目标优化设计，并对比分析优化前后起重机的静动态性能；针对减重引起的吊臂振动增强现象，提出了一个减振隔离器的设计方案。关键

7、词海上桅杆式起重机；强度分析；动态特性；DesignExplorer；联合优化技术IAbstractIntraditionalliftingequipmentsmastcranehascertainadvantages,amongwhichlargetonnageoffshoremastcraneisincreasinglydemandedinthefieldofoceanengineeringabroad,butinChinatheindep