港口机械数字化设计与分析关键技术研究

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1、全日制学术型硕士学位论文论文题目：港口机械数字化设计与分析关键技术研究作者姓名叶连强指导教师叶永伟学科专业机械工程所在学院机械工程学院提交日期2015年5月浙江工业大学硕士学位论文港口机械数字化设计与分析关键技术研究作者姓名：叶连强指导教师：叶永伟浙江工业大学机械工程学院2015年5月DissertationSubmittedtoZhejiangUniversityofTechnologyfortheDegreeofMasterResearchofKeyTechnologyinDigitalDesignandAnalysistoHa

2、rbourMachineryCandidate:YeLianqiangAdvisor:YeYongweiCollegeofMechanicalEngineeringZhejiangUniversityofTechnologyMay2015浙江工业大学硕士学位论文港口机械数字化设计与分析关键技术研究摘要近年来，港口码头对整个运输行业的作用越来越重要，市场对港口机械的需求也随之增大，但要求也越来越高，尤其是桥式抓斗卸船机。目前国内港口机械制造企业对桥式抓斗卸船机的设计主要以传统的经验法和静态设计法为主，分析水平不够全面深入，设计修改工作

3、重复，开发周期较长，已经无法适应现代化市场发展要求。针对这些问题，本文提出了港口机械数字化设计方法。目前，在港口机械制造企业设计产品过程中，通常采用UG软件进行三维造型设计，运动仿真和生成工程图等，再将相关产品数据图纸保存并发送到实际生产制造部门。对于金属结构分析方面采用ANSYS有限元分析软件，对其进行静力学分析，主要包括强度和刚度分析校核。本文在此之上，利用VisualStudio2010开发环境，将两者结合起来，并加入有限元动态分析和结构优化设计技术，实现数字化设计与分析。论文的主要内容如下：（1）基于UG二次开发技术，建立桥

4、式抓斗卸船机金属结构几何参数化模型，基于ANSYS二次开发语言APDL，建立桥式抓斗卸船机金属结构有限元参数化模型，在Visualstudio2010开发环境下，将两种技术集成，开发出界面友好的参数化设计系统，在设计界面输入相应的具体参数值，建立相应参数化模型。（2）在建立参数化模型的基础上，结合实际港口码头环境和桥式抓斗卸船机具体作业情况，并依据《起重机设计规范》（GB/T3811-2008）规范设计，建立载荷组合和作业工况，并对桥式抓斗卸船机金属结构进行有限元动静态分析，其中静态分析包括强度和刚度分析校核，动态分析包括模态分析和

5、谐响应分析。（3）基于现代优化设计理论，对桥式抓斗卸船机金属结构主梁进行优化设计，以主梁结构截面面积最小优化目标，以分析结果和设计要求为约束条件，建立优化数学模型，引入粒子群算法，再利用MATLAB软件对目标函数进行优化求解，并对优化后结果进行验证分析，以达到优化的目的。本文对桥式抓斗卸船机金属结构进行参数化建模、有限元动静态分析和优化设计，来实现港口机械数字化设计，提高了产品的设计效率，材料得到合理利用，降低了制造企业的生产成本，提高了市场竞争力。对桥式抓斗卸船机的发展具有重要的意义，对港口机械行业的其他产品也起着重要借鉴作用。关

6、键词：桥式抓斗卸船机，数字化，参数化，有限元动静态分析，优化设计IABSTRACTABSTRACTForthepastfewyears,theaffectionofportsanddockshasbecomemoreimportantinthetransportindustrywithincreasedemandofportmachineryofthemarket.Intheotherside,therequirementofmachine,especiallythebridge-typegrabshipunloader,ismor

7、elikelytobestricterthanbefore.Currentlythedesignforthebridge-typegrabshipunloaderismainlybasedonthetraditionalmethodsandthestaticdesignmethod,howeverthedisadvantagesofthesetwomethodsareobviouslytofindsuchaslackofdeepanalyzing,complicatedmodificationwork,longerdesignper

8、iod,havingbeenunabletoadapttothedevelopingdemandofmarketingeconomy.Onaccountofthesedrawbackmentioned,thisarticlepropo