基于APDL的船用起重机吊臂的参数化设计.pdf

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1、2012年3月中国制造业信息化第41卷第5期基于APDL的船用起重机吊臂的参数化设计黄秋芸，唐文献，蔡运迪(江苏科技大学机械工程学院，江苏镇江212003)摘要：在对船用起重机吊臂的结构分析的基础上，对船用起重机吊臂参数化设计方法进行了研究，利用ANSYS参数化设计语言APDL对某一船用起重机吊臂进行了参数化设计与分析，提出了起重机吊臂参数化建模分析方法，并给出了应用实例，实现了起重机系列化设计中吊臂系列数值模拟的参数化，缩短了产品开发周期。关键词：船用起重机；ANSYS；APDL中图分类号：TP319文献标识码：A文章编号：1672—1616(2012)05—0040一O4在设计系列化起重

2、机时多采用纵向系列化设个起重机质量的60％以上，也是承受载荷的主要计方法，纵向系列设计产品具有相似的结构，在设构件。因此，合理设计吊臂对起重机整机陛能有着计过程中，对于某些部件的模型建模、网格划分、载至关重要的影响。从结构上看，这种吊臂的主体结荷约束施加以及分析等都有很大程度的重复构大都类似，不同的只是结构中的尺寸存在差别，性⋯。因此，在进行有限元分析时，引进参数化设所以适合于系列化设计。通过修改吊臂的基本参计思想，可以减少设计者设计分析的工作量，缩短数和分析载荷情况，就可以设计出承受不同起吊质产品的设计周期，提高产品的生产效率[21。量的同类型产品，像这种改变基本参数变量，实现目前，船用起

3、重机在我国各大航运企业船舶上方便快捷地设计分析产品的思想就是参数化设计。已得到广泛使用，且将系列化思想引进到产品的设参数化设计是通过定义一组参数来实现几何图形计过程中。吊臂作为极其重要的部件之一，其结构尺寸数值的确定和尺寸间的约束[。参数的求解性能直接关系到起重机的使用寿命。因此，对于吊比较简单，起重机参数化设计系统与设计对象的控臂结构的合理设计及分析成为起重机设计过程中制尺寸有明显的对应关系，设计结果的修改受到尺尤为重要的一个环节。但是由于吊臂尺寸大，受寸驱动，通过相同的设计过程完成一系列产品模型载情况复杂，所以在系列化设计起重机的过程中的生成。生产中常用于设计对象的结构形状比较将耗费大量

4、的人力，通过参数化的设计和分析，定型的产品，系列化标准件就属于这一类型。这种可以大幅度减少劳动量，缩短产品的设计周期。设计方法避免了传统工程设计过程中的反复修改，本文根据参数化的设计方法和系列化零部件的共综合协调和优化产品的形状和尺寸等不足I5_6』。性，以某船用起重机吊臂为例，利用ANSYS的其设计原理如图1所示。参数化语言实现该部件建模与分析过程的参数化。定义几何尺寸参数●这样，对于同系列中不同型号的吊臂进行设计和确定几何约束关系分析时，只需修改一些参数，就可以轻松地实现●表示几何约束关系建模与分析l2_3J。主修改尺、j‘或输入尺、t●1船用起重机吊臂参数化设计方法几何约束尺‘驱动1．

5、1吊臂参数化设计方法图1参数化设计原理图随着船用起重机在我国各大航运企业船舶上结合对吊臂结构的分析及参数化设计方法的的广泛应用，对起重机的设计方法也在不断改进．。研究，本文利用通用有限元软件ANSYS的参数化吊臂作为起重机的重要组成部件之一，其质量占整语言(ANSYSParametricDesignLanguage，APDL)收稿日期：2011一O7—01作者简介：黄秋芸(1987一)，女，江苏南通人，江苏科技大学硕士研究生，主要研究方向为机械制造及其自动化。·现代设计与先进制造技术·黄秋芸唐文献蔡运迪基于APDL的船用起重机吊臂⋯⋯41实现对起重机吊臂的参数化建模与分析，吊臂参数简单地修改

6、参数化变量(材料性能、尺寸、网格密化设计方法如图2所示。度、载荷及边界条件的施加位置)实现任何设计或分析，从而提高了分析效率，降低了分析成本。APDL扩展了传统有限元分析范围之外的能力，并扩展了更高级运算，包括灵敏度研究、零件库参数化建模、设计修改和设计优化等J。图2吊臂参数化设计方法2APDL工程应用实例1．2参数化语言(APDL)本文以某船用起重机为实例，将1．1节中提出APDL是用来完成有限元常规操作或通过参的吊臂参数化设计方法应用到该吊臂的设计中，充数化变量方式建立模型分析的一种脚本语言，通过分体现了该设计方法的快捷性，吊臂的设计效率得修改第一次分析时生成的L()G文件，用户就可以到

7、很大程度的提高。利用修改后的文本文件来完成多次的分析。利用2．1吊臂结构分析APDL的程序语言和簧宏命令技术，就可以实现各个文中船用起重机的工作幅度为2．8m～分析步骤的参数化，如参数化建模、参数化的网格13．0m，选择吊臂仰角为62。、起吊质量为lOt以及划分、定义参数化载荷和边界条件及参数化的结果受250Pa风压的情况进行分析。吊臂结构基本尺显示，从而实现整个分析过程的参数化。APDL的寸如图3所示。智能